超级合金组件以及浆料组合物制造技术

提供用于对超级合金组件渗铝(aluminising)的浆料组合物，其中该浆料包含有机粘结剂和包括铝在内的固态成分。该浆料进一步包含铪和钇。此外，还提供了包括铝化物涂层的超级合金组件(1)。该涂层材料包括至少一层(3)，该层除了铝之外还包含铪和钇。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超级合金组件以及浆料组合物本专利技术涉及一种用于对超级合金组件渗铝(aluminisng)的浆料组合物，以及一种包括铝化物涂层的超级合金组件。暴露于热腐蚀性气体的组件，例如暴露于热腐蚀性燃气的燃气涡轮组件，通常由在高温下可提供高强度的超级合金制成。这些超级合金特别是镍基超级合金，铁基超级合金和钴基超级合金。虽然超级合金在直到1200°C或更高的温度下具有高强度，但仍需要保护其免受氧化和/或腐蚀。这种保护通常通过形成氧化铝的涂层例如所谓MCrAlY-覆盖涂层来完成，其中M代表铁(Fe)，钴(Co)或镍(Ni)，同时Y代表钇(Y)，铪(Hf)或稀土元素。在覆盖涂层的制备期间，铝被氧化并形成牢固附着的氧化铝鳞片(scale)，从而可以 保护组件免受氧化和腐蚀。例如可以从EP 0486489B1，EP0786017B1或EP1306456A1中获知这些涂层。另一种形成耐腐蚀和/或氧化的氧化铝鳞片的方法被称之为浆料渗铝。在浆料渗铝工艺中，在组件的表面涂覆含铝浆料。接着对组件热处理从而导致铝的熔化。熔化的铝与组件材料进行反应并且形成具有氧化铝鳞片的铝化物(aluminide)涂层，保护组件免受氧化和/或腐蚀。除了铝之外，浆料还可以含有硅从而形成铝化物-硅化物涂层，其比单独的铝化物涂层具有更好的抗氧化性。通过浆料工艺形成铝化物涂层和铝化物-硅化物涂层在例如 US 5，547，770，US6, 080，246，EP I 820 875A2, US 2007/0298269A1 和 US 6, 126, 758中被披露。除此之外，由美国专利US 3，720, 537已知浆料技术可被用于在合金基体上进行涂覆。细分散的钴-铝合金，镍-铝合金和/或铁-铝合金与铬-铝合金混合。钇可作为合金被添加。本专利技术的目的是提供一种有利的用于对超级合金组件渗铝的浆料组合物，其中的超级合金组件特别为镍(Ni)基，钴(Co)或铁(Fe)基超级合金组件。本专利技术的另一目的是提供一种有利的包括铝化物涂层的超级合金组件。第一目的通过如权利要求I所要求保护的用于对超级合金组件渗铝的浆料组合物得到解决。第二目的通过如权利要求7所要求保护的包括铝化物涂层的超级合金组件得到解决。从属权利要求包含本专利技术的进一步改进。本专利技术的用于对超级合金组件渗铝的浆料组合物包含有机粘结剂，即具有粘结剂盐的溶剂例如水，以及固态成分。固态成分包括铝。根据本专利技术，浆料组合物进一步包含铪(Hf)和/或钇(Y)，特别是铪和钇。铪和/或钇可以以粉末形式、片状、屑状或类似形式加入到浆料的固态成分中，或以盐的形式加入到有机粘结剂中。作为本专利技术浆料中使用的有机粘结剂，在本专利技术中特别使用铬酸盐和/或磷酸盐有机粘结剂。已经发现向浆料中加入铪和/或钇会改善对于氧化和腐蚀的保护，这种保护通过对具有本专利技术浆料的超级合金组件进行热处理后而形成的铝化物涂层来提供。有利的铪含量最多为浆料重量的大约2. 5%，优选最多为浆料重量的大约1%。有利的钇含量最多为浆料重量的大约O. 1%，特别是最多为浆料重量的大约O. 05% (5ppm)。除了铝，固态成分中可包括占固态成分总重量1%至40%的硅。与铪和/或钇类似，通过形成铝化物-硅化物涂层而不是单独的铝化物涂层，硅改善了具有涂覆后的超级合金组件的抗氧化和耐腐蚀性。在本专利技术浆料组合物的进一步改进中，该浆料包含最多为浆料重量5ppm的硫(S)含量。由于硫对超级合金材料具有腐蚀性，因此浆料中硫的存在会在具有浆料涂层的组件的热处理过程中形成氧化铝鳞片时削弱超级合金组件。通过尽可能的降低浆料中的硫含量，可以避免热处理期间硫对组件的削弱。本专利技术的超级合金组件包括铝化物涂层。该涂层材料包括至少一层，该层除了铝之外还包括铪和/或钇-特别是铪和钇。已经发现除了铝之外如果含有铪和/或钇，铝化物涂层的耐腐蚀性和/或抗氧化性可以得到改善。在本专利技术超级合金组件的特殊实施方式中，该涂层包括至少两层，其中一层的涂 层材料包括铝而没有铪和钇。另一层的涂层材料包括铪和/或钇。在进一步的改进中，该涂层包括至少三层，其中两层的涂层材料包括铝而没有铪和钇。第三层的涂层材料除了铝之外还包括铪和/或钇。特别是该第三层可夹在没有铪和/或钇的两层之间。应当指出，尽管在本专利技术的所述改进中存在具有铪和/或钇的层和没有铪和/或钇的层，本专利技术并不限于存在没有铪和钇的层的情形。特别地，在本专利技术的上下文中，两个层均可以含有铪和/或钇，或者在三个层的情形中，两个层或全部三个层可以含有铪和/或钇。如果本专利技术的超级合金组件的涂层除了铝之外还包括铪，则铪含量优选最多为该层组分重量的大约3%。这样的层例如可以通过包含占浆料重量70%的粘结剂和最多1%的铪的浆料来得到。如果该层除了铝之外还包括钇，则钇含量优选最多为该层组分重量的大约0.17%。这样的层可以通过使用包含占浆料重量最多70%的粘结剂和O. 05% (5ppm)的钇的浆料来得到。根据本专利技术进一步发展，该涂层材料包括至少一层。该至少一层的涂层材料除了铝之外还包括硅。该层的硅含量可为该层组分重量的1%-40%。需要注意的是，所有含铝层也可以含有娃。通过对本专利技术接下来的实施方式的说明以及结合附图可以更清晰的了解本专利技术进一步的特点，性能和优点。图I显示了本专利技术组件的第一实施方式。图2显示了本专利技术组件的第二实施方式。图3显示了本专利技术组件的第三实施方式。在图I中显示了本专利技术超级合金组件的第一实施方式。图中显示了该组件的截面粗略示意图，该组件可以是燃气涡轮组件，例如涡轮叶片，或者高温气体流通路径的衬板元件。附图显示了超级合金1，其上涂覆有涂层3。超级合金I可以特别是EP 1204776BLEP1306454B1,EP 1319729A1,W0 99/67435A1 或 WO 00/44949A1 中披露的超级合金中的一个。具体根据EP 1204776B1，超级合金I可以由镍基超级合金制成，其组成包括以下元素，以重量百分比计11-13%铬，3-5%钨，O. 5-2. 5%钥，3-5%铝，3-5%钛，3-7%钽，0-12 % 钴，0-1 % 铌，0-2 % 铪，0-1 %锆，0-0. 05 %硼，0-0. 2 % 碳，1-5 % 铼，0-5 % 钌，其余为镍和杂质。从EP 1306454B1中已知一种用于在高温下保护组件抗腐蚀和抗氧化的保护性涂层，其由以下元素(详细为重量百分比)构成0. 5-2%铼，15-21%铬，9-11. 5%铝，O. 05-0. 7%钇和/或至少一种由钪和稀土构成的组中的等效金属，0-1%钌，以及其余为钴和/或镍以及与生产相关的杂质。根据EP 1319729A1，超级合金I可以由镍基超级合金制成，其组成包括以下元素，以重量百分比计9-10. 75%铬，3-5%钨，O. 5-2. 5%钥，3-5%铝，3-5%钛，3-7%钽，0-12%钴，0-1 %铌，0-2%铪，0-1 %锆，0-0. 05%硼，0-0. 2%碳，选自由铼、钌构成的组的 至少一种元素，其中使用1-5%铼和/或O. 1-5%钌，其余为镍和杂质。镍招合金涂层也可以通过Sermatech International公司下的品牌“SermaLoy. J ”和“ SermaLoy 1515 ”来提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：P·M·沃克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：