提出在基底材料（１）上的热障涂层体系（５），其包括其下表面与所述基底材料（１）直接接触且其上表面与第一陶瓷层（３）直接接触的粘合涂层（２）。所述热障涂层体系还包括在所述涂层体系的最外热气暴露表面上的第二陶瓷层（４）。第一陶瓷层（３）由以下材料组成：氧化钇含量为６－８％重量（６ｗ／ｏ－８ｗ／ｏ Ｙ２Ｏ２）的氧化钇稳定的氧化锆（ＺｒＯ２）、ＹＴａＯ４掺杂的氧化锆和／或二氧化钛掺杂的氧化锆。第二陶瓷层（４、４ａ、４ｂ）的材料选自：ＹＴａＯ４掺杂的氧化锆、二氧化钛掺杂的氧化锆、氧化钪稳定的氧化锆、含氧化铈的钙钛矿材料、钇铝石榴石材料、磷铈镧矿材料、尖晶石材料及其组合、混合物、合金、共混物或多层结构，条件是如果第一陶瓷层（３）由ＹＴａＯ４掺杂的氧化锆和／或二氧化钛掺杂的氧化锆组成，则第二陶瓷层（４、４ａ、４ｂ）的材料不选自ＹＴａＯ４掺杂的氧化锆和／或二氧化钛掺杂的氧化锆。此外，本发明专利技术涉及施用这样的热障涂层体系的方法以及提供有这样的涂层体系的两种部件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热障涂层(TBC)体系领域，具体涉及多层基于YSZ的涂层体系、用其涂覆的部件和对部件施用这样的热障涂层体系的方法。现有技术迄今为止，TBC体系依靠通过热喷雾(例如常压等离子体喷雾)或气相沉积方法 (如物理气相沉积)沉积的氧化钇稳定的氧化锆的陶瓷层；其沉积在MCrAlY或PtAl粘合涂层上，所述MCrAlY或PtAl粘合涂层沉积在基底材料上。迄今为止，TBC材料的第一选择为由Stecura在US 4，485，151中公开的6-8%重量的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)组合物。用6-8%重量氧化钇稳定的氧化锆制备的TBC在涂覆工艺之后构成亚稳四方相的大部分，其在暴露于高温期间分解。该分解过程可导致TBC 体系不稳定和脱层。在过去的二十年间，在改善(TBC)体系方面已经进行了许多尝试。已经瞄准了两个主要目标-降低TBC材料的导热性，这样降低了冷却需求，-增加TBC材料的高温稳定性，使得允许在较高表面温度下操作涂覆零件。这两个目标均关系到将与燃气涡轮机效率增加相关的冷却需求的降低。在关于改善TBC材料的最初研究期间，焦点集中在使用基于氧化锆的材料和优化其掺杂以得到材料的改善的高温稳定性或降低的导热性。在本专利技术的上下文中，以下文献值得关注US 4，335，190公开了具有厚度为约1. 5pm的内层的由氧化钇稳定的氧化锆制成的多层体系。US 5，840，434公开了含有具有柱状结构的外层的多层氧化锆涂层。EP 0 605 196公开了在内层中具有0%孔隙率且在外层中具有10-20%孔隙率的多层氧化锆涂层。US 6，930，066公开了用大于30%重量^O3稳定的单层氧化锆涂层。EPl 514 953公开了具有由立方YSZ组成的外层的多层氧化锆涂层。US 6，887，595公开了具有由用以下各物稳定的立方氧化锆组成的外层的多层体系1)%、Nd、 Yb+La、Nd+La(5-49% 摩尔)；2) Y、Ca、Ce、Sc、Mg、In( < 4%摩尔)；3)Hf(0. 5-40%摩尔) 或 Ta(0. 5-10%摩尔)。US 4，328，285公开了由氧化铈稳定的氧化锆制成的单层涂层。WO 01/83851公开了耐环境污染的多层体系，其具有由氧化铈稳定的氧化锆构成的外层，且所述外层明显比内层薄。US 6，812，176和US 7，186，466公开了由用多种成团簇掺杂元素稳定的氧化锆制成的单层涂层，所述掺杂元素大部分为稀土元素。EP 1550 642公开了由YSZ(>91%摩尔)+1) Y、Ca、Ce、Sc、Mg 或 In+2) La、Gd、Nd、Sm 或 Dy+3) Yb 或 Er 制成的单层涂层。EP 1 550 645公开了由用La和Nd掺杂或用La和％掺杂的YSZ制成的单层涂层。EP 1 627 862公开了由用来自Y、Gd、Ca、Ce、Mg、k、In的一种元素稳定的氧化镧掺杂的氧化锆制成的涂层。US6，890，668公开了由具有立方萤石结构的(Er，Nd，Sm)-SZ制成的单层涂层。EP 1 588 992 公开了由掺杂有 Y、Ca、Ce、Sc、Mg Jn、La、Gd、Nd、Dy、Er、Yb、Eu 或ft·的Hf-SZ制成的多层涂层。US 4，913，961公开了由Sc-SZ制成的单层涂层。US 4，335，190公开了具有厚度为约1. 5pm的内层的由氧化钙稳定的氧化锆制成的多层体系。WO 01/83851(优先权日2000年4月27日)公开了耐环境污染的多层体系，其具有由氧化钙稳定的氧化锆构成的外层，且所述外层明显比内层薄。EP 1 507 022公开了由掺杂有五价氧化物的YSZ制成的单层涂层，所述五价氧化物可为iTa(1-4%摩尔)。US 2002164430公开了由CdrO3制成的单层涂层，其中Ca用另一元素如Sr部分取代。EP 1 900 848公开了具有由具有石榴石结构的材料制成的外层的多层涂层，所述涂层将降低砂子相关的损坏。US 6，863，999公开了稀土元素磷酸盐(磷钇矿或磷铈镧矿)的单层涂层。JP63274751公开了具有由稳定的氧化锆制成的外层和内层体系和由尖晶石构成的中间层的多层涂层。US 2006/0078750公开了层状结构，其中，在部件上，施用第一粘合涂层，随后施用由7YSZ组成的第一陶瓷层。在该第一陶瓷层上，提供第二陶瓷层。在不同的可能情况之中， 对于第二陶瓷层，提出多种稀土元素掺杂的氧化钇稳定的氧化锆。在US 6887595中以及在 EP1806435中，公开了类似结构。专利技术_既述因此，本专利技术的目的在于提供尤其适用于诸如在燃气涡轮机、压缩机等的流动部分中暴露于热腐蚀性气流的部件的改善的热障涂层体系。此外，本专利技术的一个目的在于提供生产这种热障涂层体系的方法和提供至少在区域中用这种热障涂层体系涂覆的部件。因此，本专利技术的目的为权利要求1的热障涂层体系、权利要求14的方法和权利要求15的部件。具体地说，提出在基底材料上的热障涂层体系，其包括其下表面与所述基底材料直接接触且其上表面与第一陶瓷层直接接触的粘合涂层，且包括在所述涂层体系的最外热气暴露表面上的第二陶瓷层。换句话说，在通常为金属(包括合金)的基底材料上，首先是粘合涂层，跟着并直接接触的是第一陶瓷层，随后要么直接跟着形成所述涂层体系的最外热气暴露表面的第二陶瓷层，要么在该第二陶瓷层和第一陶瓷层之间还存在中间层。应注意的是，第二陶瓷层还可通过某种类型浸渍或薄保护层在其热气暴露表面上再涂覆。此外， 应注意的是，第一陶瓷层以及第二陶瓷层也可为使用不同材料或相同材料的多层结构。措词“不同材料”将包括具有相同成分(原子)但以不同比例或不同相的材料。通常，第一陶瓷层和第二陶瓷层由不同材料制成。根据本专利技术，第一陶瓷层由氧化钇含量为6-8%重量(6w/O-8W/OY202)的氧化钇稳定的氧化锆(ZrO2)组成。具体地说，如在US 4，485，151中所述，可提供氧化钇含量为6_8%重量的氧化钇稳定的氧化锆(ZrO2),且关于第一陶瓷层的该可能材料选择，将US 4，485，151的公开内容具体纳入本专利技术中。在供选方案中，第一陶瓷层由YTaO4掺杂的氧化锆或二氧化钛掺杂的氧化锆组成。 同样可能的是，第一陶瓷层由这些不同材料的组合(混合物和/或层)组成。优选，在YTaO4 掺杂的氧化锆的情况下，ZrO2掺杂有15-22%摩尔的YTaO4。根据本专利技术，此外第二陶瓷层的材料选自以下材料中的一种或数种YTaO4掺杂的氧化锆、二氧化钛掺杂的氧化锆、氧化钪稳定的氧化锆、多种稀土元素掺杂的氧化钇稳定的氧化锆、氧化铈稳定的氧化锆、含氧化铈的钙钛矿材料、钇铝石榴石材料、磷铈镧矿材料(通常具有通用结构RE (PO4)，其中RE = Ce、La、Nd、Pr、Y，还可包含至多20% Th)、尖晶石材料及其组合、混合物、合金、共混物或多层结构。应当理解，对于第一陶瓷层和第二陶瓷层的材料的上述定义的条件为，如果第一陶瓷层由YTaO4掺杂的氧化锆和/或二氧化钛掺杂的氧化锆组成，则第二陶瓷层的材料不选自YTaO4掺杂的氧化锆和/或二氧化钛掺杂的氧化锆。换句话说，第一陶瓷层和第二陶瓷层的材料在任何情况下需要不同。迄今为止，TBC体系没有提供超越本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．在基底材料（１）上的热障涂层体系（５），其包括其下表面与所述基底材料（１）直接接触且其上表面与第一陶瓷层（３）直接接触的粘合涂层（２）；且包括在所述涂层体系的最外热气暴露表面上的第二陶瓷层（４），其中第一陶瓷层（３）由选自以下的材料组成：具有６－８％重量的氧化钇含量的氧化钇稳定的氧化锆、ＹＴａＯ４掺杂的氧化锆、二氧化钛掺杂的氧化锆、及其组合、混合物、合金、共混物或多层结构；且其中第二陶瓷层（４、４ａ、４ｂ）的材料选自：ＹＴａＯ４掺杂的氧化锆、二氧化钛掺杂的氧化锆、氧化钪稳定的氧化锆、含氧化铈的钙钛矿材料、钇铝石榴石材料、磷铈镧矿材料、尖晶石材料、及其组合、混合物、合金、共混物或多层结构，条件是如果第一陶瓷层（３）由ＹＴａＯ４掺杂的氧化锆和／或二氧化钛掺杂的氧化锆组成，则第二陶瓷层（４、４ａ、４ｂ）的材料不选自ＹＴａＯ４掺杂的氧化锆和／或二氧化钛掺杂的氧化锆。
【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：G·维茨，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH
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