本发明专利技术涉及一种覆盖超耐热合金基层的热障涂层的制造方法，所述热障涂层包括至少一种底层和一种陶瓷层，所述方法的特征在于执行如下步骤：在镀陶瓷层之前，底层的表面状态通过至少一种物理化学和／或机械工艺方法整平，这样，在５０μｍ的任何距离上，小于或等于２μｍ的峰－峰差的缺陷数至多为五处，然后镀陶瓷层。本发明专利技术适用于涡轮叶片。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种覆盖超耐热合金金属基层的热障涂层的制备方法，以及采用这种制备方法而获得的热机械部件。
技术介绍
尤其是航空领域，提高涡轮机效能的研究，以及降低燃油消耗和气体和燃烧残余物污染排放的研究已经逐渐接近燃料的按化学计量燃烧。在这种情况下，伴随而来的是流出燃烧室进而流向涡轮的燃气温度的提高。当前，超耐热合金使用的极限温度是大约1100°C，然而，离开燃烧室或进入涡轮的燃气的温度可能会高达1600°C。因此，必须改善涡轮叶片(空心叶片)的冷却技术和/或改善这些材料的耐高温性能，以使涡轮机材料适应这种高温。上述第二种方法，结合镍基和/或钴基超耐热合金的使用，已经形成了几种解决方案，包括在超耐热合金基层上镀隔热涂层，这种涂层称之为热障涂层，由多层构成。航空发动机使用热障涂层在过去20年已经很普遍，它使进入涡轮的燃气的温度可以增加，冷却空气的流量可以降低，从而可提高发动机的效能。隔热涂层是通过在连续工作条件下被冷却的部件上的涂层来建立温度梯度，对于厚度大约为150 μ m到200 μ m的涂层，该梯度的总体幅度可超过100°C，该涂层可提供每米和每开(W. nf1. K—1) 1.1瓦的导热率。构成涂层基层的底层金属的使用温度会因为该梯度而降低，在部件使用寿命内以及在涡轮发动机的消耗率方面，大大节省了需要冷却空气的量。众所周知，人们都试图寻求使用一种热障涂层，这种热障涂层包括由氧化钇稳定的锆基陶瓷层，膨胀系数不同于构成基层以及导热性相当低的超耐热合金的膨胀系数。另外，有的时候，稳定的氧化锆还含有元素的至少一种氧化物，所述元素从由稀土构成的族中选取，而且，优选地，从由如下元素构成的副族中选取Y(钇)；Dy(镝)；Er(铒)；Eu(铕)； Gd(钆)；Sm(钐()Jb (镱)；或者是Ta(钽)的氧化物和至少一种稀土氧化物的组合形式； 或者是Nb (铌)的氧化物和至少一种稀土氧化物的组合形式。为了加固这种陶瓷层，通常，在部件的基层和陶瓷层之间插入一层金属底层，该金属底层的膨胀系数接近基层的膨胀系数。这种底层可在部件的基层和陶瓷层之间起到粘结作用，大家知道，底层和部件基层之间的粘结是通过相互扩散来实现的，而且，底层和陶瓷层之间的粘结是通过机械固定和底层特性形成的，从而以高温和在陶瓷/底层结合处产生薄薄一层氧化物，该氧化物与陶瓷化学地接触。此外，这种金属底层可保护部件不会出现腐蚀现象。在所使用的涂层中，应提到广泛使用的氧化锆基陶瓷层，该氧化锆由氧化铱部分 1急定，例如 Zra92Y0.080L%。尤其是，按照已知方法(空气等离子喷涂，超低压等离子喷涂)，已知利用MCrAlY类型合金形成的底层，其中，M是从镍、钴、铁中选取的金属，或者这些金属的混合物，以及， 构成带有铬的镍钴合金的Y-Y原基质，在该技术方案中，铬含有MAl β沉淀物。另外，人们还知道利用由铝化镍构成的底层，该底层包括从钼、铬、钯、钌、铱、锇、 铑中选取的金属，或这些金属的混合物，和/或从锆(&)、铈(Ce)、镧(La)、钛(Ti)、钽 (Ta)、铪(Hf)、硅(Si)、和钇⑴中选取的电抗元素。例如，使用了一种Ni(1_x)PtxAl类型的涂层，在这种涂层中，钼插入在镍晶格中。在铝化热机械处理前，电解镀钼。这种金属底层还可以由钼修饰铝化镍(Ni，Pt)Al来构成，采用的方法包括如下步骤通过化学清洁和喷砂来制备部件表面；在部件上电解镀钼(Pt)涂层；对结果选择地进行热处理，使钼在部件内扩散；通过化学气相镀法(CVD)或物理气相镀法(PVD)来镀铝；对结果选择地进行热处理，使钼和铝扩散到部件内；制备形成金属底层的表面；以及通过电子束物理气相镀(EB-PVD)镀陶瓷涂层。最后，底层可能相当于一种只有扩散钼构成的涂层，该涂层在于在方案中带有钼的镍钴的Y-Y原基质。为了获得一种涂层和/或涂层底层，有时还实施修饰超耐热合金部件表面的步骤，即镀厚度超过IOym的钼层，然后，进行扩散热处理。为此，申请者公司利用称之为ClA的热化学涂层，该涂层是由铬修饰的氧化铝涂层构成的，是通过依次实施两个气相镀步骤后产生的第一步，镀2 μ m到6 μ m厚的铬层，第二步，铝化步骤。这种涂层更多的是用作保护部件不受氧化或高温腐蚀，或者，可选择用作热障涂层的底层。按照传统方式，使用包括铝的金属底层则会通过空气自然氧化法产生一层氧化铝 Al2O3，该层覆盖了整个底层。通常，采用喷涂技术(尤其是，等离子喷涂技术)，或者采用物理气相镀法，即蒸发法(例如，采用电子束物理气相镀(EB-PVD)，即在电子轰击下在真空蒸发密闭箱内镀而形成涂层)来在部件上镀陶瓷层，作为涂层。采用喷涂涂层时，锆基氧化物采用等离子喷涂式技术在可控制大气环境下进行镀，从而形成由一堆熔融液滴构成的涂层，熔融液滴经过冲击淬火、整平和堆积，以便形成镀层，该镀层被未完成地镀增加密度，其厚度一般在50 μ m到Imm的范围内。物理镀涂层一例如，使用在电子轰击下的蒸发法一会形成由聚集小柱构成的涂层，这些小柱在20 μ m到600 μ m的厚度范围内，大体上垂直于涂层的表面。有利的是，这些柱之间的空间可使涂层有效补偿热机械应力，这些应力在工作温度下是由于相对于超耐热合金基层的不同膨胀所致。为此，所获得的部件在高温热疲劳方面的使用寿命延长了。传统上，这种热障涂层会造成机械部件外涂层和涂层基层之间的热导不连续，机械部件外涂层构成热障涂层，涂层的基层形成构成部件的材料。通常，人们发现，引起热导明显不连续的热障涂层还会在涂层和基层之间一或更确切的说一在底层和陶瓷层之间的结合处引起脱层的严重风险。这种情况引起陶瓷层的剥落，结果，基层局部不再受到绝热陶瓷层的保护，而承受更高的温度，所以，很快就会损坏。这种损坏部分地是因为通常称之为“皱曲”的现象所致，这种皱曲在温度较大变化的循环期间发生，一旦发动机投入使用，材料就会承受这种温度，特别是涡轮叶片。这种现象导致底层变形并由各种参数引起的。皱曲可通过如下情况来解释·初始表面状态，其在使用时陶瓷粘结方面具有主要作用；·底层和超耐热合金之间膨胀系数的差异，这会引起高温环境下连续循环期间涂层的渐进变形；·金属基层和涂层之间的β - (Ni，Pt)Al — γ ‘ -Ni3Al相变换和相互扩散现象；· -(Ni，Pt)Al相的马氏体相变，这种情况在以小于37%原子的铝含量进行冷却时会发生；·氧化铝层的生长应力；以及·基层的化学成分(活性元素的影响)。在文献中，人们认为，皱曲现象是一种降解机制，这是热障系统不可避免的。为此，"Temperature and cycle-time dependence of rumpling in platinum-modified diffusion aluminide coatings (皱曲在钼修饰的扩散氧化铝涂层中对温度和循环时间的依赖性)，，的文章(V. K. iTolpygo 和 D. R. Clarke，Scripta Materialia 57 (2007)，第 563-566 页)清楚地说明了温度、频率、和热循环周期的影响，这些参数是高温环境下皱曲现象发展的重要因素。根据这些作者的观点，这种底层变形的现象与温度直接有关，而且在温度大于 11本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种制造热障涂层（１１）的制造方法，所述热障涂层（１１）覆盖超耐热合金金属基层，并至少包括底层（１３）和陶瓷层（１４），所述方法特征在于执行如下步骤：在镀陶瓷层（１４）之前，底层（１３）的表面状态通过至少一种物理化学和／或机械工艺方法进行平滑处理，这样，在５０μｍ的任何距离上，小于或等于２μｍ的峰－峰差的缺陷数至多为五个，然后镀陶瓷层（１４）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：雅尼克·卡多莱特，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：发明
国别省市：FR
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