用于热障涂层的组合物制造技术

本发明专利技术题为“用于热障涂层的组合物”。本发明专利技术公开了一种热障涂层组合物，该组合物包含：A.约1重量％至约15重量％的量的粘结剂，以及B.含氧化锆粉末，该含氧化锆粉末包含：I.至多约65重量％的包含以下的组分：a.第一金属氧化物，该第一金属氧化物选自氧化镱、氧化钕、氧化镱和氧化钕的混合物、氧化镱和氧化镧的混合物、氧化钕和氧化镧的混合物、以及氧化镱、氧化钕和氧化镧的混合物，其量为所述组分的约8重量％至约55重量％；以及b.第二金属氧化物，该第二金属氧化物选自氧化钇、氧化钙、二氧化铈、氧化钪、氧化镁、氧化铟以及它们的混合物，其量为所述组分的至多约2重量％或更少；以及II.一种或多种第三金属氧化物，该第三金属氧化物选自：a.量为所述组分的至多约2重量％或更少的二氧化铪；以及b.量为所述组分的至多约2重量％或更少的氧化钽；以及以及按重量计的余量氧化锆。氧化锆。

【技术实现步骤摘要】
用于热障涂层的组合物
[0001]本公开整体涉及用于热障涂层的组合物。具体地讲，本公开涉及在热障涂层体系中具有粘结剂的组合物。

技术介绍

[0002]气体涡轮引擎包括：用于供应压缩燃烧空气流的压缩机区段；用于燃烧压缩燃烧空气中的燃料的燃烧器区段；以及用于从燃烧空气中提取热能并将该能量转换为旋转轴形式的机械能的涡轮区段。
[0003]现代高效燃气涡轮具有超过约1,000℃的点火温度，并且随着对更高效发动机的需求持续，预期甚至更高的点火温度。形成“热气体路径”燃烧器区段和涡轮区段的许多部件直接暴露于侵蚀性热燃烧气体，例如燃烧器衬里、燃烧区段与涡轮区段之间的过渡管道、以及涡轮静叶和旋转叶片以及周围的环段。除了热应力之外，这些部件和其他部件还暴露于机械应力和进一步磨损部件的负载。
[0004]传统上用于制造在燃烧涡轮引擎的热气体路径区段中使用的大部分燃烧涡轮部件(下文称为“热气体路径部件”)的钴基和镍基超合金材料中的许多材料通过涂覆部件来与热气体流隔绝。该涂层通常为热障涂层(TBC)，以便在侵蚀性高温燃烧环境中经受长期运行。热气体路径部件和气体涡轮的长期运行降低了能源生产的支出和成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一方面提供了一种组合物，其中该组合物包含：量为约1重量％至约15重量％的粘结剂以及含氧化锆粉末。该含氧化锆粉末包含：I)至多约65重量％的包含以下的组分：a.)第一金属氧化物，该第一金属氧化物选自氧化镱、氧化钕、氧化镱和氧化钕的混合物、氧化镱和氧化镧的混合物、氧化钕和氧化镧的混合物、以及氧化镱、氧化钕和氧化镧的混合物，其量为该组分的约8重量％至约55重量％；以及b.)第二金属氧化物，该第二金属氧化物选自氧化钇、氧化钙、二氧化铈、氧化钪、氧化镁、氧化铟以及它们的混合物，其量为该组分的至多约2重量％或更少；以及II.)一种或多种第三金属氧化物，该第三金属氧化物选自：a.)量为该组分的至多约2重量％或更少的二氧化铪；以及b.)量为该组分的至多约2重量％或更少的氧化钽；以及按重量计的余量氧化锆。
[0006]本公开的第二方面提供了热障涂层(TBC)体系。该TBC体系应用于热气体路径部件。该TBC体系包含组合物，其中该组合物包含：量为约1重量％至约15重量％的粘结剂以及含氧化锆粉末。该含氧化锆粉末包含：I)至多约65重量％的包含以下的组分：a.)第一金属氧化物，该第一金属氧化物选自氧化镱、氧化钕、氧化镱和氧化钕的混合物、氧化镱和氧化镧的混合物、氧化钕和氧化镧的混合物、以及氧化镱、氧化钕和氧化镧的混合物，其量为该组分的约8重量％至约55重量％；以及b.)第二金属氧化物，该第二金属氧化物选自氧化钇、氧化钙、二氧化铈、氧化钪、氧化镁、氧化铟以及它们的混合物，其量为该组分的至多约2重量％或更少；以及II.)一种或多种第三金属氧化物，该第三金属氧化物选自：a.)量为该组分的至多约2重量％或更少的二氧化铪；以及b.)量为该组分的至多约2重量％或更少的氧
化钽；以及按重量计的余量氧化锆。
[0007]实施方案的第三方面阐述了包括热障涂层(TBC)组合物的油灰，其中该组合物包含：量为约1重量％至约15重量％的粘结剂以及含氧化锆粉末。该含氧化锆粉末包含：I)至多约65重量％的包含以下的组分：a.)第一金属氧化物，该第一金属氧化物选自氧化镱、氧化钕、氧化镱和氧化钕的混合物、氧化镱和氧化镧的混合物、氧化钕和氧化镧的混合物、以及氧化镱、氧化钕和氧化镧的混合物，其量为该组分的约8重量％至约55重量％；以及b.)第二金属氧化物，该第二金属氧化物选自氧化钇、氧化钙、二氧化铈、氧化钪、氧化镁、氧化铟以及它们的混合物，其量为该组分的至多约2重量％或更少；以及II.)一种或多种第三金属氧化物，该第三金属氧化物选自：a.)量为该组分的至多约2重量％或更少的二氧化铪；以及b.)量为该组分的至多约2重量％或更少的氧化钽；以及按重量计的余量氧化锆。
[0008]本公开的示例性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。
具体实施方式
[0009]作为初始事项，为了清楚地描述当前技术，当引用和描述气体涡轮技术和部件时，将有必要选择某些术语。在可能范围内，通用行业术语将以与术语的接受含义一致的方式来使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解，通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。另选地，本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。
[0010]此外，在本文中可以有规律地使用若干描述性术语，如下所述。术语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示单独部件的位置或重要性。
[0011]本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确地说明。将进一步理解，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定存在陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。
[0012]在元件或层被称为“在
…
上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层的情况下，它可直接在另一个元件或层上、接合到、连接到或联接到另一个元件或层，或者可存在居间元件或层。相比之下，当元件被称为“直接处于另一个元件或层上”、“直接接合到另一个元件或层”、“直接连接到另一个元件或层”或“直接联接到另一个元件或层”时，可不存在居间元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在
…
之间”与“直接在
…
之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
[0013]如上所述，TBC是极为先进的材料体系。TBC应用于形成气体涡轮引擎中的燃烧器和涡轮区段的“热气体路径”的部件。这些热气体路径部件通常直接暴露于侵蚀性热燃烧气体，例如燃烧器衬里、燃烧区段与涡轮区段之间的过渡管道、以及涡轮静叶和旋转叶片以及
周围的环段。通过利用可维持负载承载合金与涂层表面之间的可测量的温差的绝热材料，TBC用于使部件与大且长时间的热负载隔绝。这样做时，这些涂层可允许更高的运行温度，同时限制结构部件的热暴露，从而通过减少氧化和热疲劳来延长部件寿命。
[0014]TBC体系可包括四个层：金属基底、金属结合涂层、热生长氧化物和陶瓷表涂层。陶瓷表涂层通常由氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)构成，希望其具有非常低的热导率，同时在应用中常见的标称运行温度下保持稳定。TBC通过各种劣化模式失效(或剥落本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合物，所述组合物包含：A.约1重量％(wt.％)至约15重量％的量的粘结剂，以及B.含氧化锆粉末，所述含氧化锆粉末包含：I.至多约65重量％的包含以下的组分：a.第一金属氧化物，所述第一金属氧化物选自氧化镱、氧化钕、氧化镱和氧化钕的混合物、氧化镱和氧化镧的混合物、氧化钕和氧化镧的混合物、以及氧化镱、氧化钕和氧化镧的混合物，其量为所述组分的约8重量％至约55重量％；以及b.第二金属氧化物，所述第二金属氧化物选自氧化钇、氧化钙、二氧化铈、氧化钪、氧化镁、氧化铟以及它们的混合物，其量为所述组分的至多约2重量％或更少；以及II.一种或多种第三金属氧化物，所述第三金属氧化物选自：a.量为所述组分的至多约2重量％或更少的二氧化铪；以及b.量为所述组分的至多约2重量％或更少的氧化钽；以及III.按重量计的余量氧化锆。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述粘结剂包括：1重量％至5重量％的硅树脂；0重量％至5重量％的凝胶；0重量％至5重量％的乙酸盐；1重量％至5重量％的聚亚烷基二醇共聚物；以及为醇、水或它们的组合中的至少一者的剩余物。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述第一金属氧化物包括氧化镱、氧化镧或它们的组合中的至少一者。4.根据权利要求2所述的组合物，其中所述第二金属氧化物包括氧化钇、二氧化铈或它们的组合中的至少一者。5.根据权利要求2所述的组合物，其中所述第三金属氧化物包括至少二氧化铪。6.根据权利要求2所述的组合物，其中所述第一金属氧化物包括氧化镱、氧化镧或它们的组合中的至少一者；其中所述第二金属氧化物包括氧化钇、二氧化铈或它们的组合中的至少一者；并且其中所述第三金属氧化物包括至少二氧化铪。7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第一金属氧化物包括氧化镱、氧化镧或它们的组合中的至少一者。8.一种热障涂层(TBC)体系，所述TBC体系施加到热气体路径部件，所述TBC体系包含：A.约1重量％(wt.％)至约15重量％的量的粘结剂；以及B.含氧化锆粉末，所述含氧化锆粉末包含：I.至多约65重量％的包含以下的组分：a.第一金属氧化物，所述第一金属氧化物选自氧化镱、氧化钕、氧化镱和氧化钕的混合物、氧化镱和氧化镧的混合物、氧化钕和氧化镧的混合物、以及氧化镱、氧化钕和氧化镧的混合物，其量为所述组分的约8重量％至约55重量％；以及b.第二金属氧化物，所述第二金属氧化物选自氧化钇、氧化钙、二氧化铈、氧化钪、氧化镁、氧化铟以及它们的混合物，其量为所述组分的至多约2重量％或更少；以及II.一种或多种第三金属氧化物，所述第三金属氧化物选自：
a.量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：