具有可变密度的耐磨损涂层制造技术

公开了一种制造具有不同密度的耐磨损涂层的方法和一种具有这种不同密度的该类型的耐磨损涂层。根据本发明专利技术，该方法包括以下步骤：提供具有第一部分和第二部分的基板(32)，所述第一部分的表面位于第一水平处(A)，所述第二部分的表面位于与第一水平不同的第二水平(B)处；将前体材料应用到基板(32)的第一和第二部分；压缩基板和支承表面之间的前体材料；以及烧结所压缩的前体材料以获得耐磨损涂层(36)，所述耐磨损涂层(36)包括第一区域(36a)和第二区域(36b)，所述第一区域面朝基板的第一部分，并具有第一密度，所述第二区域面朝基板的第二部分，并具有不同于第一密度的第二密度。

Wear resistant coating with variable density

A method for manufacturing wear resistant coatings with different densities and a type of wear resistant coatings with such different densities are disclosed. According to the invention, the method comprises the following steps: providing a substrate (32) having a first part and second parts, the surface of the first part at the first level (A), the surface of the second part located at the second level (B) different from the first level, and the application of the precursor material to the first and second parts of the substrate (32); A precursor material between the base plate and the supporting surface, and the compacted precursor material to be sintered to obtain a wear resistance coating (36), which includes a first region (36a) and a second region (36B), the first region facing the first part of the substrate, and having a first density, and the second region facing the substrate second. In part, there is a second density different from the first density.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可变密度的耐磨损涂层
本公开涉及一种制造密度不同的耐磨损涂层的方法，并且还涉及密度不同的这种耐磨损涂层。例如，这种耐磨损涂层可以特别用于装配到一旋转机器的环上，以为机器提供在旋转叶片的尖端处的密封。这种耐磨涂层特别适用于安装到航空领域的涡轮环，尤其适用于安装到飞机涡轮喷气发动机。
技术介绍
在许多旋转机器中，现在的做法是为定子环提供面对转子叶片尖端的耐磨损轨道。这种轨道使用所称的“耐磨损”材料制成，在与旋转叶片接触时，比叶片更容易磨损。这确保了转子与定子之间的最小间隙，由此改善了旋转机器的性能，而不存在在它们摩擦定子时损坏叶片的风险。相反，这种摩擦磨损耐磨损轨道，从而自动地将定子环的直径自动地非常靠近地与转子相匹配。因此这种耐磨损轨道通常在涡轮发动机的压缩机中放置。相比之下，它们在这类机器的涡轮中，特别是在物理化学条件极端的高压涡轮中，更少使用。具体而言，来自燃烧室的燃烧气体以非常高的温度和压力水平下渗入高压涡轮中，由此导致传统耐摩损轨道的过早侵蚀。在这种情况下，为了保护涡轮环，通常优选为其提供热障型涂层的材料，该材料用于保护该环免受侵蚀和腐蚀，同时呈现出密度对于待有效耐磨的涂层而言过大。然而，自然可以理解的是，在这种情况下，在与定子接触的情况下不再确保叶片的完整性，这意味着需要在转子与定子之间提供更大的间隙，从而增加通过叶片尖端的泄漏速度，因此降低了涡轮的性能。因此真正需要一种制造耐磨涂层和用于这种耐磨涂层的方法，其至少部分地避免上述已知构造固有的缺点。
技术实现思路
本公开提供了一种用于不同密度的耐磨损涂层的制造方法，该方法包括以下步骤：提供具有第一部分和第二部分的基板，所述第一部分具有位于第一水平上的其表面，所述第二部分具有位于不同于第一水平的第二水平处的其表面；在基板的第一和第二部分上沉积前体材料；压缩在基板与支承表面之间的前体材料；以及烧结以这种方式压缩的前体材料，以获得耐磨损涂层，所述耐磨损涂层在基板的第一部分上具有第一部分和具有第一密度，并且在基板的第二部分上具有第二部分和具有与第一密度不同的第二种密度。这种方法使得可获得不同密度的涂层。具体而言，由于基板的第一部分与第二部分之间的水平差，当基板在初始状态下更接近支承表面时，在压缩步骤期间可用的体积减小量更大：例如，假设第二水平比第一水平更大，因此位于基板的第一部分之上的前体材料的部分比位于基板的第二部分之上的前体材料的部分更多地被压缩。因此在这部分前体材料中存在更大的压力，从而导致烧结后材料的密度更大。相反，在前体材料的第二部分中，由于压缩较小，所以材料的孔隙率降低并且因此致密化同样较小。在本公开中，术语“孔隙度”用于表示所述材料的晶粒之间的间隙空间的体积除以所述材料的总体积的比率。而且，在本公开中，应当理解的是，基板的第一部分和第二部分，例如耐磨损涂层的第一部分和第二部分，具有相当大的尺寸，以能够执行它们所针对的功能。因此，如从图中可以看出的那样，基板的每个部分以及因此耐磨损涂层的每个部分均具有大于2毫米(mm)，优选地大于5mm，的宽度和因此更大的长度。在这种情况下，借助这种方法，可以局部调节涂层的最终孔隙率，从而调节密度，以满足局部不同的要求或限制。例如，可以向对于侵蚀敏感的涂层区域提供高密度，并且向移动体接触的涂层区域提供较低的密度，由此增强这些区域的易磨损性质。而且，可设置第一涂层部分，即密度较大的部分，以便掩蔽并因此保护密度较低的第二涂层部分。在某些实现方式中，基板的第二部分通过在基板的坯件中机加工至少一个凹槽而获得。这样的双层基板因此容易制造，因为它足以制造规则的坯件，并且然后仅在所需的位置处在坯件中加工凹槽。在其他实施方式中，基板的第一部分通过在用于基板的坯件上添加至少一个低壁获得。该方法特别适用于修复不足以加工凹槽的现有厚度部分。在某些实现方式中，通过烧结，特别是通过放电等离子体烧结(SPS)类型的烧结方法，低壁在用于基板的坯件上被直接制造。在其他实施方式中，低壁独立制造，并且通过焊接或钎焊来安装。特别是，它可以通过钨惰性气体(TIG)型焊接方法来安装。在某些实现方式中，轴承表面是连续的。应该理解的是，轴承表面没有任何不连续性，例如台阶或任何其他水平的突然改变。在某些实现方式中，支承表面是直线的，至少沿着横向于基板的第一和第二部分延伸的。因此存在一均穿过基板的第一部分和第二部分的截面，并且其中轴承表面是直线的。在某些实现方式中，支承表面呈圆柱体的扇形的形式，优选地圆柱体的扇形体的形式。在某些实现方式中，支承表面是成型模具的表面。在某些实现方式中，耐摩损涂层的第一部分具有小于15％的最终孔隙率，优选小于5％。因此涂层的第一部分具有足够高的密度以耐受腐蚀。在某些实现方式中，耐摩损涂层的第二部分具有大于20％，优选大于30％，的最终孔隙率。因此涂层的第二部分具有足够低的密度以呈现易耐磨损的行为。在某些实现方式中，耐摩损涂层的第一部分在压缩和烧结步骤期间经受至少150％的致密化，并且优选至少250％。在本公开中，术语“致密化”用于表示在沉积前体材料的其初始步骤与在压缩和烧结步骤之后获得的其最终步骤之间构成耐摩损涂层的材料的密度的增加。换句话说，其是最终密度和初始密度之间的差除以初始密度。在某些实现方式中，耐摩损涂层的第二部分在压缩和烧结步骤期间经受至多150％，优选至多100％的致密化。在某些实现方式中，在将前体材料沉积在基板的第一和第二部分上的步骤之前，该方法还包括通过烧结而在基板的第二部分上形成背衬层的步骤，背衬层的孔隙率为小于15％，并且优选小于5％。该背衬层用于在耐摩损涂层的第二部分下方保存水平致密的层，该第二部分几乎不致密化。因此，在经过涂层的主体经受大于最大预期偏移的径向偏移的情况下，基板保持被保护。例如，这特别用于在移动体中存在较大不平衡的情况下保护基板。在某些实现方式中，在烧结前体材料的步骤之后，该方法还包括通过烧结在耐摩损涂层的至少一部分上，优选在其中心部分上，形成表面层的步骤，该表面层的最终孔隙率小于15％，并且优选小于5％。该层使得可确保涂层具有很小的表面粗糙度。它优选地在耐摩损涂层的整个表面上被形成。在某些实现方式中，表面层的厚度位于0.05mm至0.10mm的范围内。在某些实现方式中，前体材料是金属或陶瓷的粉末。在某些实现方式中，基板是环形扇区。特别是，它可以是用于安装在涡轮的定子上的涡轮环扇区。在某些实现方式中，基板的第一部分沿着基板的第二部分延伸。在某些实现方式中，基板具有在两个纵向肩部之间延伸的纵向通道，肩部形成基板的第一部分的一部分，并且通道的底部形成基板的第二部分的一部分。在该方法结束时，这导致在可能例如与转子的叶片接触的区域中例如容易磨损的低密度条带以及在耐磨损带任一侧上具有较高密度的两条涂层条，用于保护耐摩损条以免受例如由空气流的轴向流动引起的侵蚀。本公开还提供了一种密度可变的耐磨损轨道，其包括第一部分和第二部分，该第一部分包括具有第一密度的烧结材料，第二部分与第一部分邻接并与第一部分齐平，包括具有不同于第一密度的第二密度的烧结材料。如上所述，这使得可以保护对侵蚀更敏感的区域，同时在与移动体接触的区域中提供易耐磨损的层。在某些实施例中，耐摩损轨道的第一部分的厚度小于第二部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不同密度的耐磨损涂层的制造方法，该方法包括以下步骤：提供一基板(32)，该基板具有第一部分(33)和第二部分(34)，所述第一部分的表面(33s)位于第一水平(A)，所述第二部分的表面(34s)位于与所述第一水平不同的第二水平(B)；将一前体材料(35)沉积在所述基板(32)的第一和第二部分(33，34)上；将所述前体材料(35)在所述基板(32)与一支承表面(42)之间压缩；和烧结以这种方式压缩的所述前体材料(35)，以获得一耐磨损涂层(36)，该耐磨损涂层(36)在所述基板(32)的第一部分(33)上具有一第一部分(36a)，在所述基板(32)的第二部分(34)上具有一第二部分(36b)，所述第一部分(36a)具有第一密度，所述第二部分(36b)具有与所述第一密度不同的第二密度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.14 FR 15623181.一种不同密度的耐磨损涂层的制造方法，该方法包括以下步骤：提供一基板(32)，该基板具有第一部分(33)和第二部分(34)，所述第一部分的表面(33s)位于第一水平(A)，所述第二部分的表面(34s)位于与所述第一水平不同的第二水平(B)；将一前体材料(35)沉积在所述基板(32)的第一和第二部分(33，34)上；将所述前体材料(35)在所述基板(32)与一支承表面(42)之间压缩；和烧结以这种方式压缩的所述前体材料(35)，以获得一耐磨损涂层(36)，该耐磨损涂层(36)在所述基板(32)的第一部分(33)上具有一第一部分(36a)，在所述基板(32)的第二部分(34)上具有一第二部分(36b)，所述第一部分(36a)具有第一密度，所述第二部分(36b)具有与所述第一密度不同的第二密度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板(32)的第二部分(34)通过在所述基板的坯件(30)中加工至少一个凹槽(31)而获得。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述支承表面(42)至少沿着相对于所述基板(32)的第一和第二部分(33，34)横向延伸的方向是连续的和直线的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述耐摩损涂层(36)的第一部分(36a)具有小于15％，优选小于5％的最终孔隙率。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·查尔斯·艾伦·勒·比兹，杰弗洛伊·谢瓦利尔，罗曼·埃菲尔，克劳德·埃斯图内斯，让巴普蒂斯特·莫廷，瑟奇·乔治·弗拉基米尔·塞勒兹耐夫，
申请(专利权)人：赛峰航空器发动机，国家科学研究中心，保罗·萨巴提亚图卢兹大学III，
类型：发明
国别省市：法国,FR