包括防腐蚀涂层的飞机发动机部件和用于制造该部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种飞机发动机部件(1)，该部件包括至少一个金属基底(2)和存在于该基底上的防腐蚀涂层(3)，所述涂层包括至少一个相(4)，所述相包含原子含量大于或等于45％的铬和原子含量在5％至20％范围内的碳，所述相包含Cr7C3和Cr23C6碳化铬。本发明专利技术还涉及一种制造该部件的方法，其中通过电镀在部件上沉积涂层组合物，并且该部件在250℃至700℃范围内的温度下热处理。

Aircraft engine parts including anticorrosive coatings and methods for manufacturing the components

The invention relates to an aircraft engine component (1), which comprises at least one metal base (2) and an anticorrosion coating (3) existing on the substrate, including at least one phase (4), which includes a carbon with an atomic content greater than or equal to 45% of chromium and an atom content within a range of 5% to 20%, and the phase contains Cr7C3. And Cr23C6 chromium carbide. The invention also relates to a method of making the component, in which a coating composition is deposited on a component by electroplating, and the component is heat treated at a temperature range from 250 to 700 C.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括防腐蚀涂层的飞机发动机部件和用于制造该部件的方法
本专利技术涉及用于防止腐蚀的涂层的一般领域。更具体地说，本专利技术涉及涂覆在涂层中以防止腐蚀的飞机发动机部件。
技术介绍
在操作中，飞机或直升机发动机吸入大量空气。吸入的空气随后被压缩以便向燃烧室供给氧化剂。空气可携带更大或更小硬度的颗粒，所述颗粒撞击发动机内的固定部件或移动部件。因此，受这些颗粒高速撞击的部件可能会因腐蚀而改变其形状，这可能导致发动机故障。已知使用砂滤器，特别是在直升机发动机中，以减少发动机中颗粒的存在。尽管如此，这样的过滤器使少量的颗粒通过，这在长期足以损坏发动机的部件。使用抗腐蚀涂层也是已知的，所述涂层沉积在发动机的受到腐蚀的部件上。例如，已知通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)将金属氮化物(TiN，TiAlN，AlCrN等类型的)沉积在部件上。尽管如此，这种涂层通常不足以承受制造部件所需的温度，并且用于形成这种涂层的方法不可以涂覆形状复杂的部件。通过电沉积基于六价铬将涂层沉积在金属部件上也是已知的。这种方法能够涂覆复杂形状的部件。尽管如此，这种涂层通常不具有足够的硬度以用于上述应用以抵抗腐蚀。文献GB2180558公开了一种制造铬基涂层的方法，其包括通过等离子喷涂在金属合金部件上沉积铬和铬碳化物Cr3C2的步骤，以及持续时间长于200小时(小时)的对涂层进行热处理的步骤。该方法不适用于处理复杂形状的部件，并且存在花费很长时间的缺点，特别是由于热处理的持续时间长。因此，需要具有涂覆在涂层中以防止不存在上述缺陷的腐蚀的飞机发动机部件，并且还需要制造这种部件的方法。专利技术内容因此，本专利技术的主要目的是通过提出一种涂覆在涂层中的飞机发动机部件来缓解这种缺点，所述发动机部件在飞机发动机的运行条件下存在令人满意的抗腐蚀，并且可以简单地制造，即使部件形状复杂。该目的通过一种制造飞机发动机部件的方法来实现，该飞机发动机部件包括至少一个金属基底和存在基底上用于抗腐蚀的保护涂层，该涂层包括至少一个相，该相包含原子浓量大于大于或等于45％的至少铬，原子浓量在5％至20％范围内的碳，所述相包含Cr7C3和Cr23C6碳化铬。涂层中Cr7C3和Cr23C6铬碳化物的存在有利地显着改善被涂覆部件的耐腐蚀性。如下面详细描述的那样，这种碳化铬由于对在基底上形成的基于铬和碳的涂层组合物施加热处理而形成。因此，在本专利技术中，施加热处理用于增强已经通过使Cr7C3和Cr23C6碳化物沉淀而形成的涂层。这种效果是意想不到的，因为通常使用现有技术的铬基涂层，在部件上沉积之后进行热处理具有显着降低涂层硬度的作用。因此，在本专利技术中，选择在基底上制造呈现特定碳含量的铬/碳沉积物有利地在热处理之后形成具有Cr7C3和Cr23C6碳化铬的涂层，所述涂层在飞机发动机的环境下具有良好的腐蚀性，并且对下面的基底也具有良好的粘附性。Cr7C3和Cr23C6碳化物的存在尤其可以通过X射线衍射(XRD)来检测。为了形成足以明显改善涂层硬度的Cr7C3和Cr23C6碳化物，涂层中碳的原子含量需要大于5％。尽管如此，为了避免影响涂层的机械强度，该碳含浓度须小于20％。本专利技术的部件的涂层可以有利地呈现出高硬度，例如比维氏标度(HV)大于1500的硬度。应该观察到，涂层也可包括氧气，其比例取决于制造涂层的方法。涂层相优选具有原子含量位于48％至58％范围内的铬和原子含量位于8％至18％范围内的碳。涂层相可以包括原子含量位于45％至80％范围内的铬和原子含量位于5％至20％范围内的碳。可选地，涂层相可包括原子含量位于在15％至40％范围内的氧，并且可能还包括原子含量位于小于或等于4％或实际上在0.5％至4％范围内的其他元素。在一个实施方案中，涂层相可以包含处于12％至18％范围内的原子含量的碳。在一实施例中，涂层相可以包含原子含量处于45％至55％范围内，例如在48％至52％的范围内的铬。在一实施例中，铬是涂层相中唯一的金属元素。优选地，涂层还包含金属颗粒和/或陶瓷颗粒。另外，金属颗粒和/或陶瓷颗粒涂层中的体积含量可小于20％，或者可以在5％至15％的范围内。在例中，这样的金属颗粒可以是钨或镍的颗粒，钨因其更重和更坚硬而优选。在例中，这种陶瓷颗粒可以是氧化铝或氧化锆的颗粒。该颗粒优选分散在含有铬和碳的涂层相中，然后所述相用作颗粒的基体。该颗粒用于进一步增加抗腐蚀性，特别是当面对更大尺寸的摄入颗粒时。金属颗粒和/或陶瓷颗粒可以具有大于或等于1微米(μm)的尺寸。金属颗粒和/或陶瓷颗粒可以具有小于或等于30μm例如位于1μm至30μm的范围内的尺寸。术语“尺寸”用于表示颗粒的D50平均尺寸。优选地，涂层的厚度处于5μm至100μm的范围内。基底可以由钢、铝基合金、钛基合金、镍基合金或适用于燃气轮机的任何其他金属材料制成。该部件可以构成从以下选择的飞机发动机部件：至少一部分扩散器；至少一部分轴向或离心式压缩机；至少一部分喷嘴；或涡轮机中使用的任何其他部件，其可能受到空气流的影响。另一方面，本专利技术还提供了一种制造如上所述的部件的方法，该方法包括至少以下步骤：-在所述基底上沉积涂层组合物，所述涂层组合物至少包含原子含量大于或等于45％的铬和原子含量在5％至20％范围内的碳；和-将涂覆有所述组合物的部件在250℃至700℃范围内的温度下进行热处理，以获得涂层。如上所述，由于碳化铬沉淀和聚结，热处理用于获得具有改进硬度的涂层。在热处理之前，Cr7C3和Cr23C6碳化铬不能通过涂层组成中的X射线衍射(XRD)检测。涂层可能没有这种碳化物。在一变体中，涂层组合物可能已经含有Cr7C3和Cr23C6碳化物，但呈现小于或等于10纳米(nm)的平均尺寸(D50)，从而防止它们被XRD检测到。热处理的温度可以优选在300℃至600℃的范围内，或者更优选在300℃至500℃的范围内，例如在400℃至500℃的范围内。热处理的持续时间尤其可以根据涂层所需的硬度来调整。热处理的持续时间可以长于10分钟(分钟)，例如，超过15分钟或甚至超过30分钟。在例中，热处理的持续时间可以在15分钟到280分钟的范围内。热处理的持续时间可以根据涂层所选择的温度和所需的硬度来调整。此外，通过从包含至少三价铬和有机化合物的电解液浴中电镀，将涂层组合物沉积在基底上。在这种情况下，涂层部分可构成电镀装置的阴极，从而在部件上发生铬离子还原。这种通过电镀的沉积的步骤是有利的，因为它使得涂层组合物能够容易地沉积在复杂形状的部件上，同时确保更好地控制涂层的形成。具体而言，修改电镀参数例如电压、电流或电极面积是很容易的，例如，以获得对涂层厚度、形成速度以及涂层微结构的精确控制。而且，电解槽中通过有机配体通常复杂的三价铬的存在使得可以同时沉积涂层的铬和碳。应该观察到氧气也可以通过这种方法掺入到零件上的涂层中。通过电镀沉积涂层组合物用于减少沉积后进行的热处理的持续时间。具体而言，电镀使得可在已经沉积的涂层组合物中获得均匀的碳分布，这对于诸如等离子喷涂的其他沉积技术通常是不可能的。有利的是，碳的这种均匀分布然后使得可减少形成或显影Cr7C3和Cr23C6碳化铬以增加涂层的硬度所需的随后热处理的持续时间，。还优选地，电解液浴还包含悬浮液中的金属颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造飞机发动机部件(1)的方法，所述飞机发动机部件(1)包括至少一个金属基底(2)和存在于所述基底上的用于防腐蚀的保护涂层(3)，所述涂层包含至少一个相(4)，所述相至少包含原子含量大于或等于45％的铬和原子含量位于5％‑20％范围内的碳，所述相包含Cr7C3和Cr23C6碳化铬，该方法至少包括以下步骤：‑在所述基底(2)上沉积至少包含原子含量大于或等于45％的铬和原子含量在5％‑20％范围内的碳的涂层组合物(3')，所述涂层组合物(3')通过电镀从包含至少三价铬和有机化合物的电解液浴(7)被沉积在所述基底上；以及‑将涂覆有所述组合物的部件在250℃至700℃范围内的温度下进行热处理，以获得所述涂层(3)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.19 FR 15611181.一种制造飞机发动机部件(1)的方法，所述飞机发动机部件(1)包括至少一个金属基底(2)和存在于所述基底上的用于防腐蚀的保护涂层(3)，所述涂层包含至少一个相(4)，所述相至少包含原子含量大于或等于45％的铬和原子含量位于5％-20％范围内的碳，所述相包含Cr7C3和Cr23C6碳化铬，该方法至少包括以下步骤：-在所述基底(2)上沉积至少包含原子含量大于或等于45％的铬和原子含量在5％-20％范围内的碳的涂层组合物(3')，所述涂层组合物(3')通过电镀从包含至少三价铬和有机化合物的电解液浴(7)被沉积在所述基底上；以及-将涂覆有所述组合物的部件在250℃至700℃范围内的温度下进行热处理，以获得所述涂层(3)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述热处理温度处于300℃至600℃的范围内。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利恩·古尔特·桑塔纳赫，艾伦·维奥拉，法布里斯·克拉布斯，
申请(专利权)人：赛峰直升机发动机，赛峰集团，
类型：发明
国别省市：法国,FR