用于隔热涂层的经铂改性的NiCoCrAIY结合涂层制造技术

一种涡轮发动机部件具有由镍基超合金形成的基底和施涂在基底表面上的经铂改性的ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ结合涂层。在本文中描述了两种用于形成经铂改性的ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ结合涂层的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于隔热涂层的经铂改性的NiCoCrAlY结合涂层和一种形成所述结合涂层的方法。
技术介绍
涡轮发动机部件由于暴露在高温气体中而要经受高温。这种暴露可导致在所述部件中形成所不希望的缺陷。为了保护所述部件，在涡轮发动机部件表面上施涂结合涂层和/或陶瓷外涂层。尽管存在这些涂层，但是依然需要为所述部件提供改进的抗氧化性的涂层。
技术实现思路
因此，本专利技术针对一种用于涡轮发动机部件的改进的涂层体系以及形成所述涂层体系的方法。根据本专利技术，提供一种用于在基底上形成涂层的方法。所述方法主要包括以下步骤提供基底，在基底表面上沉积一层铂，将一层NiCoCrAlY沉积到所述铂层上，以及对具有沉积层的基底进行热处理从而形成经铂改性的NiCoCrAlY结合涂层。根据本专利技术，提供另一种可选的用于在基底上形成涂层的方法。所述方法主要包括以下步骤提供基底，在基底表面上沉积一层NiCoCrAlY，将一层铂沉积到所述NiCoCrAlY层上，以及对具有沉积层的基底进行热处理从而形成经铂改性的NiCoCrAlY结合涂层。根据本专利技术，提供一种涡轮发动机部件，所述涡轮发动机部件主要包括由镍基超合金形成的基底和施涂在基底表面上的经铂改性的NiCoCrAlY结合涂层。下面，结合附图并通过以下说明书对本专利技术的用于隔热涂层的经铂改性的NiCoCrAlY结合涂层的其它详细情况，以及其它目的和所附带的优点进行描述。在所述附图中使用相同的附图标记表示相同的元件。附图说明图1是根据本专利技术的第一涂层体系的示意图；和图2是根据本专利技术的第二涂层体系的示意图。具体实施例方式如所讨论地，本专利技术针对一种能够适用于暴露在高温气体中的涡轮发动机部件如叶片、轮叶和密封件的改进的涂层体系。该涂层体系包括对形成涡轮发动机部件的镍基超合金提供氧化防护的薄的结合涂层。所述结合涂层是经铂改性的NiCoCrAlY涂层。向结合涂层中添加铂提高了在涡轮发动机部件应用过程中形成的氧化铝氧化皮的附着性能。图1示出了用于形成根据本专利技术的涂层体系的第一工序。如图中所示，镍基合金基底10具有表面12。优选采用电镀技术在表面12上沉积一层铂层14。仅仅为了阐述方便，有效的电镀液中可包含量在17-26克/升范围内的铂。电流密度大小可在20-30安培/平方英尺范围内。电镀时间由所需厚度来决定。电镀液的温度可升高至200华氏度。电镀铂层的厚度可在约0.01-1.0密耳的范围内。给出这些电镀阐述仅是用于进行阐述的目的，同样可以使用其它的铂电镀参数。还可以采用电镀之外的其它技术例如包括但不限于溅射以及其它沉积技术来沉积铂层。此后，一层NiCoCrAlY材料层16被沉积到铂层上。优选地，采用阴极电弧沉积工艺沉积NiCoCrAlY材料。用于通过阴极电弧等离子体蒸气沉积施涂本专利技术的涂层的技术在美国专利Nos.5,972,185；5,932,078；6,036,828；5,792,267；和6,224,726中有所论述，上述所有专利在此作为参考而被结合在本文中。也可采用其它可选的沉积方法包括，但不限于，其它一些等离子体气相沉积技术，例如磁控管溅射法和电子束等离子体气相沉积技术。当不考虑厚度时，可使用多种热喷涂技术例如低压等离子体喷涂和HVOF(高速氧燃料火焰喷涂)技术。进行沉积的NiCoCrAlY材料可具有以下组分，所述组分包括重量百分比为约4.0％-25％，优选为约4.0％-18％的铬；重量百分比为约2.0％-28％，优选为约2.0％-24％的钴；重量百分比为约5.5％-15％，优选为约5.5％-13.5％的铝；重量百分比为约0.1％-1.6％，优选为约0.1％-0.8％的钇；重量百分比高达2.0％，优选为约0.001％-0.4％的铪；重量百分比高达2.0％，优选为约0.001％-0.7％的硅；重量百分比为约3.0％-12％，优选为约3.0％-10％的钽；重量百分比为约1.0％-12％，优选为约1.0％-9.0％的钨；重量百分比为1.0％-10％，优选为约1.0％-5.0％的铼；重量百分比高达2.0％，优选为约0.001％-1.0％的锆；重量百分比高达4.0％，优选为约0.001％-2.0％的铌；重量百分比高达4.0％，优选为约0.001％-2.0％的钛；重量百分比为约0.2％-6.0％，优选为约0.2％-4.0％的钼；和余量的镍。所述涂层还可包括重量百分比高达2.0％的其它元素作为杂质。涂层中的钇提高了在使用过程中形成的氧化铝氧化皮层18的附着性能。硫通常迁移至氧化铝氧化皮层18；然而，钇的存在防止了这种情况的发生。在沉积NiCoCrAlY材料之后，对具有沉积层14和16的基底10进行扩散热处理。在约1200华氏度-约2100华氏度范围内的一定温度下进行时间为约2.0-15个小时的扩散热处理。优选在惰性气体气氛中如在氩气气氛中进行所述扩散处理。经过完全热处理的经铂改性的NiCoCrAlY结合涂层的铂含量可在重量百分比为5.0％-70％，优选为10％-60％的范围内，且厚度在约1.0-5.0密耳的范围内。结合涂层典型地形成致密的三维互连两相显微结构，其晶粒尺寸为0.5-30微米。铂可由钯、铑、铱及其混合物所替代。一旦形成结合涂层，可使用本领域已公知的任何适当的陶瓷组分施涂陶瓷外涂层20。陶瓷外涂层20的优选组分是钇稳定氧化锆，例如重量百分比为7.0％的钇稳定氧化锆。其它有利组分包括如美国专利No.6,730,422所述的基于氧化锆的烧绿石、摩尔百分比为5.0％-60％的氧化钆稳定氧化锆、和用多种三氧化二镧系元素稳定的氧化锆及其混合物，所述专利在此作为参考而被引用。陶瓷外涂层20的厚度可在约1.0-50密耳的范围内，优选在3.0-15密耳的范围内。可以使用本领域已公知的任何适当的电子束-物理气相沉积(EB-PVD)技术施涂陶瓷外涂层20。一种优选的沉积技术是电子束-物理气相沉积(EB-PVD)技术。优选在基底温度在约1700-2200华氏度范围内且室压为约0.1-1.0毫托的条件下，将陶瓷涂层施涂到结合涂覆的基底上。原料进料速度为约0.2-1.5英寸/小时条件下的沉积时间为20-120分钟。其它适当的沉积技术包括热喷涂、化学气相沉积以及其它物理气相沉积技术，所述物理气相沉积技术包括但不限于阴极电弧沉积、溅射和热蒸发。在所有这些沉积技术中可选择性地使用惰性或反应性气氛，如本领域的技术人员已公知地。当采用气相沉积技术进行生产时，陶瓷外涂层20的特征在于具有柱状晶粒的柱状晶显微结构或者所述柱状晶大体上垂直于表面12进行取向。柱状晶粒或柱状晶自所述结合涂层或氧化铝氧化皮层18向外延伸，所述氧化铝氧化皮层在沉积陶瓷层20的过程之前或之中有意地形成在结合涂层上。另外，采用增大蒸气物质在基底表面上的迁移率例如基底偏置或高能离子冲击等手段的气相沉积技术导致形成致密的等轴陶瓷涂层。另一种可选方式是，通过在基底上沉积液滴形成的热喷涂涂层具有包含随意堆积的液体凝固薄片的多孔显微结构。这些薄片典型地带有微裂纹并且典型地在其间截留微孔，从而导致形成容许应变的显微结构。下面参见图2，图中示出了用于形成根据本专利技术的涂层体系的另一可选工序。在该方法中，通过在基底表面12上沉积一层NiCoCrAlY层16，然后将一层铂层14沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在基底上形成涂层的方法，所述方法包括以下步骤：提供基底；在所述基底表面上沉积一层铂；将一层ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ沉积到所述铂层上；以及对具有所述沉积层的所述基底进行热处理从而形成经铂改性的ＮｉＣｏＣｒＡｌ Ｙ结合涂层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A卡叙尔，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]