从扩散涂层组件中去除污染物的方法技术

一种从由扩散涂层保护的燃气涡轮发动机组件的表面去除污染物的方法，所述扩散涂层包括在组件表面上的添加剂层和在组件表面中的扩散区。所述方法包括：使含有污染物的表面经受激光束脉冲以从组件中去除污染物，使得在不损坏或去除扩散涂层的扩散区的情况下去除组件表面上的污染物。还提供了用于从涂层超合金组件受控地去除至少一部分厚度的扩散涂层的方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
从扩散涂层组件中去除污染物的方法
[0001]优先权信息
[0002]本申请要求于2021年3月10日提交的欧洲专利申请号21461524.7的优先权。


[0003]本公开总体上涉及用于修复受扩散涂层保护的燃气涡轮发动机组件的方法，并且更具体地，涉及用于从扩散涂层去除污染物的方法。

技术介绍

[0004]当涡轮机用于飞行器或用于发电时，它们通常在尽可能高的温度下运行，以获得最大的运行效率。由于高温会损坏用于组件的合金，因此已使用多种方法来提高金属组件的工作温度。
[0005]镍基超合金用于燃气涡轮发动机中的许多最高温度材料应用中。例如，镍基高温合金用于制造高压和低压燃气涡轮叶片、叶轮或喷嘴、定子和护罩等组件。这些组件要面临经受极端的压力和环境条件。镍基超合金的成分经过精心设计，可以承受施加在组件上的应力。保护性涂层通常应用于组件以保护它们免受高温、腐蚀性燃烧气体的环境冲击。
[0006]广泛使用的保护性涂层是被称为扩散铝化物涂层的一种含铝涂层。扩散过程通常需要使组件的表面与含铝的气体成分反应形成两个不同的区域，其中最外层是添加剂层，该添加剂层含有以MAl为代表的耐环境金属间化合物，其中M是铁、镍或钴，取决于基底。MAl金属间化合物是铝沉积和铁、镍和/或钴从基底向外扩散的结果。在空气中高温暴露期间，MAl金属间化合物形成保护性铝氧化物(氧化铝)氧化皮或氧化层，从而抑制扩散涂层和下面基底的氧化。添加剂层的化学性质可以通过在含铝组合物中存在另外的元素(例如铂、铬、硅、铑、铪、钇和锆)来改变。包含铂的扩散铝化物涂层，称为铝化铂涂层，特别广泛地用于燃气涡轮发动机组件。
[0007]扩散铝化物涂层的第二区形成在添加剂层下方组件的表面区域中。扩散区包含各种金属间相和亚稳态相，这些相在涂层反应过程中由于扩散梯度和基底局部区域中元素溶解度的变化而形成。扩散区内的金属间化合物是基底和扩散涂层的各种合金元素的产物。
[0008]尽管环境涂层材料和形成这种涂层的方法已经取得了重大进展，但在某些情况下不可避免地需要修复或更换这些涂层。例如，由于扩散涂层的腐蚀或热降解、形成涂层的组件的翻新，或扩散涂层或通过扩散涂层粘附到组件上的热障涂层(如果存在)的过程中修复，使去除成为必须。当前最先进的修复工艺是通过结合机械和化学处理来完全去除扩散铝化物涂层。例如，可以通过喷砂然后用酸性溶液处理来去除扩散铝化物涂层，该酸性溶液能够与添加剂和扩散层相互作用并去除它们。
[0009]包括扩散区的整个铝化物涂层的去除会导致基底表面的一部分的去除。对于燃气涡轮发动机叶片和叶轮翼型件等组件，去除扩散区可能会导致基底表面的合金损耗，对于风冷组件，去除扩散区可能会导致壁面过薄和气流特性急剧变化，以至于组件必须报废。
[0010]目前用于去除扩散涂层以暴露超合金组件的表面或完全去除添加剂层的大多数
方法包括使用酸剥离、多次喷砂和随后的热着色工艺以验证铝化物是否从超合金组件的表面完全去除。酸剥离使用刺激性化学物质，例如磷酸、硝酸或盐酸，这些化学物质需要特殊设备来去除添加剂层和扩散层。
[0011]因此，需要一种改善的方法来用于清洁、检查和再生(rejuvenate)涂层制品。

技术实现思路

[0012]在一个方面，本公开的实施方案涉及一种从涂层超合金组件中去除污染物的方法，该涂层超合金组件具有扩散涂层，该扩散涂层包括在组件表面上的添加剂层和在组件表面中的扩散区。所述方法包括提供在组件表面上具有一种或多种污染物的涂层超合金组件；以及使包含污染物的组件的表面经受激光束脉冲以从组件中去除污染物，使得在不损坏或去除扩散涂层的扩散区的情况下去除一种或多种污染物。
[0013]在另一方面，本公开的实施方案涉及一种使具有表面的涂层超合金组件再生的方法，该涂层超合金组件已在高温下使用过(undergone service)。所述方法包括：提供具有扩散涂层的涂层超合金组件，该扩散涂层包括在组件表面上的添加剂层和在组件表面中的扩散区；通过使组件经受激光束脉冲以从组件中去除污染物，从而从组件中去除一种或多种污染物，使得在不损坏或去除扩散涂层的扩散区的情况下去除污染物，产生扩散区的暴露部分或添加剂层的暴露部分；可选地，使用激光束脉冲选择性地去除至少一部分添加剂层；将铝化物涂层施加到扩散区的暴露部分或添加剂层的暴露部分；在预选的高温下进行扩散热处理，以在超合金组件上形成再生的保护性铝化物涂层。可选地，所述方法还可以包括在其上施加铝化物涂层之前修复涂层超合金组件。
附图说明
[0014]根据随后结合附图的详细描述，本公开的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，其中：
[0015]图1是根据本公开在高温下使用过的组件的透视图；
[0016]图2是根据本公开示例性实施方案的使用过的组件沿图1的2
‑
2方向的剖视示意图；
[0017]图3是根据本公开示例性实施方案在去除污染物之后的图2的组件的示意图；
[0018]图4是根据本公开示例性实施方案在去除部分添加剂层之后图2的组件的示意图；
[0019]图5是根据本公开示例性实施方案的从涂层超合金组件去除污染物的示例性方法的流程图；和
[0020]图6是根据本公开示例性实施方案的使在高温下使用过的涂层超合金组件再生的方法的流程图。
具体实施方式
[0021]下面将描述本公开的一个或多个实施方案。除非另有定义，本文使用的技术和科学术语与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。
[0022]术语“一个”和“一种”不表示数量的限制，而是表示至少一个引用项目的存在。在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可用于修改任何可允许变化的量化表示，而不
会导致与其相关的基本功能发生变化。因此，由诸如“约”之类的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。此外，当使用“第一个值
‑
第二个值”的表达式时，旨在修饰这两个值。至少在一些情况下，近似的语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。
[0023]在此，在整个说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，除非上下文或语言另有说明，否则此类范围是确定的，并包括其中包含的所有子范围。此处引用的任何数值包括以一个单位为增量从较低值到较高值的所有值，前提是在任何较低值和任何较高值之间存在至少2个单位的间隔。作为示例，如果所述组分的量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是例如从1到90，则旨在本说明书中明确列举了15～85、22～68、43～51、30～32等值。对于小于1的值，一个单位被视为0.0001、0.001、0.01或0.1(视情况而定)。这些仅仅是特定意图的示例，并且在所列举的最低值和最高值之间的所有可能的数值组合将被认为在本申请中以类似的方式明确说明。
[0024]本公开的方法可以包括、基本上由或由本公开的组件以及本文描述的其他材料组成。如本文所用，“基本上由...组成”是指组合物或组分可以包括附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从涂层超合金组件中去除污染物的方法，所述涂层超合金组件具有扩散涂层，所述扩散涂层包括在组件表面上的添加剂层和在组件表面中的扩散区，所述方法包括：其上具有污染物的涂层超合金组件的表面经受激光束脉冲以从组件中去除污染物，使得在不损坏或去除扩散涂层的扩散区的情况下去除污染物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扩散涂层是铝化物扩散涂层。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述污染物包括热腐蚀产物、氧化物、污垢、灰尘或它们的组合中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述组件的表面经受激光束脉冲，产生所述扩散区的暴露部分、所述添加剂层的暴露部分，或两者。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述方法还包括将扩散涂层材料施加到所述扩散区的暴露部分或所述添加剂层...

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