多层热障涂层制造技术

本发明专利技术涉及多层热障涂层及在其表面上具有热障涂层（２－６）的组件（１），其中热障涂层包含至少一个包括化学稳定氧化锆的层（３），其中至少间接与该包括化学稳定氧化锆的层（３）相临，且在面向其表面侧，提供与包含氧化钙的周围环境污染物组合物不反应，且不与包括化学稳定氧化锆的层（３）中的材料反应的保护层（４）和／或渗入区域（５）。本发明专利技术还涉及制备上述组件的方法和使用该特殊系统用来镀覆避免ＣＭＡＳ侵害的热障涂层。

【技术实现步骤摘要】
多层热障^^层駄领域本专利技术涉及氧化紀基热摩凃层及其避免妈一铝一镁硅 (CMAS) {魏 的傲户作用的
駄背景热P章涂层会被周围环境的污MJ不稳定化，大多数是被药一铝一li硅, (Ca—Mg—A1—SiO，也称为CMAS，其中S代表SiO而不是硫)不稳定化， 形成沉积物，该沉积物會,与氧化紀稳定的氧化锆反应，从而导致TBC剥落。 对于现有技术中认识至啲相应机制的一般的描述，例如i驗考US5660885的介 绍部分。,来，在这一方面已经提出了多^M率决方案。US5560885—通过牺牲性表面层保护热障涂层公开了一禾中以有效量置于 热障涂层上的牺牲性氧化物涂层，从而在热障涂层的工作温度下，ffil升高污 ，组分的融化M^^te度，氧化物层发生化学反应，被污染物组分消耗掉， 其中牺牲性涂层选自氧化铝，氧化镁，氧化铬，氧化锌，锆酸钙，氧化钪，二 氧化能氧化铝微其混合。US5773141 —被保护的热障^^层复合材料公开了一种邻ifi热障^^层的外 表面的连续牺牲性氧化物层，其中该热障涂层是化学稳定的氧化锆，选自氧化 紀稳定氧化锆，氧化钪稳定氧化锆，氧化钙稳定氧化锆，和氧化镁稳定氧化锆， 其中牺牲性氧化物层约0.2-250 厚，且牺牲性氧化物层不与氧化锆混合，所 述牺牲性涂层和污，组分反应，从而避免污染物渗A^热障^^层。US5851678—具有非渗透性涂层的复合热障涂层公开了一种邻近热障涂 层夕卜表面的连续非渗透性阻挡层，其中该非渗透性阻挡层是致密的、非多孔的， 且该一瞎透性阻挡层的厚度大约0.2-250 厚，所述非渗透性阻挡层选自氧 化钽，氧化钪，氧化铪，氧化铝镁，锆酸钙，碳化硅，碳化钽，碳化钛，碳化 鸨，織化硅，氮化硅，氮化锆，氮化钽，氮化硼，硅化铬，硅化钼，硅化钽， 硅化钛，硅化鸽，硅化锆，银，金和它们的合金。US5871820—用非渗透性阻挡层保护热障涂层公开了一种保护TBC (热障凃层)免受液#^染物的污染的非渗透性涂层，其中该非渗透性涂层选自金 属氧化物，金属碳化物，金属氮化物，金属硅化物和其混合物，其中金属氧化物涂层选自氧化硅，氧化钽，氧化钪，氧化铪，氧化铝镁和其混合物；其中金 属碳化物涂层选自碳化硅，碳化钽，碳化钛，碳化鸽，碳氧化硅和其混合物； 其中金属氮化物涂层选自氮化硅，氮化锆，氮化钽，氮化硼，和其混合物；其 中金属硅化物涂层选自硅化铬，硅化钼，硅化钽，硅化钛，硅化钩，硅化锆及 其混合物。US5914189—具有多层涂层的被保护的热障涂层复合材沐公开了热障涂 层涂覆的^f牛，其至少有两个外部保护涂层降低熔融污染物低共熔混合物渗入 热障层中的开孔中。US6261643 —具有多层涂层的被保护的热障涂层复合材料公开了一种体系，其具有两个保护层，其3M:在热障涂层上沉积非渗透性阻挡第一涂层或牺牲性氧化物第一涂层、然后在第一涂层上沉积至少一层其它的第二保护涂层来 制备，该第二保护涂层是非润温性的、鹏性的或非渗透性的。US6627323 —抗沉积物的热障涂层及 覆方法公开了"一种覆盖在热障 涂层上的保护性涂层系统，该保护性涂层系统包括内氧牝铝层和夕卜氧化铝层，^t铀族金属层mA其之间"。US6720038—形成抗沉积物的涂层的方法及该方法形成的涂层公开了一 种ililPVD形成含有氧化争乙稳定氧化锆和氧化铝的混合物的涂层的方法，该涂 层育,防止CMAS的渗入。US6794059—多层热障涂层公开了一种多孔非牺牲性表层涂层，用于防 护抵抗周围环境污鄉。表层涂层的材料选自carts稳定的氧化锆(CSZ)，锌稳 定氧化锆(CaSZ);氧化锆增韧氧化铝(ZTA);包含两个或更多的化合物的复 賴化物，其中化合物选自铝，钴，铬，铁，钛和镍的氧化物及其两种或两禾中 以上的混合物;表层涂层选自比热障涂层对周围环境污 更具抵抗力的材料。US7226668—包含反应性保护材料的热障涂层和制备方法公开了一种多 层体系，其具有保护避免CMAS的侵蚀的外层，包g" (1) —种CMAS反应性 材料，最多为100%的量，并足够保护热障^^层至少部分地抵抗会沉积在暴露的 夕卜表面上的CMAS，该CMAS反应性材料包括iHi:金属的铝^a、碱土金属的 硅铝IP雄或其混合物，其中碱土金属选自钡，锶和其混合物；(2)可选地，一5种陶瓷热P拿凃层材料。US2006/280955公开了一种物品，包括含硅的基体，覆盖在基体上的环境 阻挡层(EBC)，其中EBC包括一个外部Dfch^属m酸盐阻挡层，和用于该 外阻挡层上的抗腐蚀的氧化歡铝 密封剂。还提供了一种用于在EBC的外阻 挡层上形成,蚀的氧化鹏麟密封剂层的方法；鹏供了另一种处理多孔 外阻挡层的方法，用包含抗腐蚀氧化歡铝 密封剂前体的液体组合物渗入多 孔的外阻挡层，其中氧化歡铝麟密封齐顿体的離当在转顿抗腐蚀的氧化 歡铝離密封剂时，足以保护环境阻挡层抵抗周围环境的侵害；将渗入多孑W卜 阻挡层内的氧化歡铝 密封剂前,化为,蚀氧化歡铝 密封剂。该文 件清楚地阐述了硫麟是腐蚀性物质，在许多正文部分提到"钙、镁、钠等的硫 麟禾n/或氯化物"，其中包括CaS04作为腐蚀性物质。这些文件的大多数中公开的材料应能够与液，积物反应，形成一种不能 渗入TBC的固体相。其他的刘 述了倉旨够 ±液#^入的一{^透性涂层。
技术实现思路
因而，本专利技术的目的是为暴驗热气流中的组件如燃气轮机中的组f顿供 一种改进的热障涂层。具体而言，热(5拿凃层的改ffi在于对含有钙的氧化物的 周围环境污染物组，的抵抗，即较少倾向于CMAS侵蚀的热障凃层。另外， 本专利技术的目的还提供用于制备这种热P彔凃层的方法，和具体的体系作为阻挡层 的保护层的应用。因此，本专利技术涉及一种阻挡层结构，颇具体地说涉及在其表面具有热障 ^^层的组件，其中该热障涂层包括至少一层包含化学稳定氧化锆的层。根据本 专利技术，该阻挡层结构的特征特别在于，至少间接与包含化学稳定氧化锆的层相 邻并在其面向表面一侧(即ffil:接或间接面对热气流并因此而暴露于，污染 物的一侧)提供保护层。实际上，它可以是一^N虫立的真正的保护层，然而也 可以是一个渗入区域，其中保护性材料渗入包含化学稳定氧化锆的层。该保护 层、该渗入区域或一般而言该保护材料的特征在于不与含有躬的氧化物的周围 环境污染物组合物反应，并且其不与包含化学稳定氧化锆的层的材料反应。热Pt^层育,被周围环境污染物去稳定化，大多数是被药一铝一f美硅, (CMAS)去稳定化，形成會,与氧化f乙稳定氧化锆反应的沉积物，并导致TBC 剥落。CMAS的侵蚀机制已经被确认为MCa在YSZ中的扩散导致其不稳定而 进行，甚至舰固态反l5Zit行。如至今为止一向所认为的那样，1BC退化机制 不需要涉及溶融沉积物，它育,ffl51气态污娜直接与YSZ反应从而导致Ca 渗入YSZ而发生。Ca在YSZ层中的扩散改变了先前沉积的用6-8wt^氧化f乙部 分稳定的氧化锆的微结构，导致了全稳定氧化锆含量增加。该全稳定的氧化锆 的含量的增加导致了在TBC中残余应力的增加、TBC层的去稳定作用及其剥 落。因此缓和机制不t,有效地繊于现有技术己提出的解决方法，SM嗲入 或牺牲性涂层保护免受熔融沉积物污染的侵害。所需要的是一种不与周围环本文档来自技高网...

【技术保护点】
在其表面具有热障涂层（２－６）的组件（１），其中热障涂层包含至少一层包含化学稳定氧化锆的层（３），且其中至少间接与该包含化学稳定氧化锆的层（３）相邻并且在其面向表面一侧，提供不与包含氧化钙的周围环境污染物组合物反应，且不与所述包含化学稳定氧化锆的层（３）中的材料反应的保护层（４）和／或渗入区域（５）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GE威茨，HP博斯曼，V施克洛弗，S巴彻戈达，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆科技有限公司，苏黎世联邦科技学院，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]