用于隔热涂层上的钒的氧化镍缓和层制造技术

一种将保护涂层涂覆到燃气涡轮发动机组件的方法，所述方法使用四水合乙酸镍的饱和溶液；将均匀厚度的涂层涂覆到所选组件的隔热涂层上；并且在空气中在足以形成NiO保护层的温度下热处理经涂覆的组件。饱和NiO溶液具有足够的溶解度以渗入隔热涂层的微观裂纹，以形成NiO的“牺牲缓和层”，所述层实质抑制五氧化二钒和隔热涂层中存在的氧化钇稳定化化合物之间的反应。

【技术实现步骤摘要】
用于隔热涂层上的钒的氧化镍缓和层本专利技术涉及一种在隔热涂层(“TBC”)上形成用于保护燃气涡轮发动机的工作组件的原位保护材料层的新方法，具体地讲，涉及将有效防止五氧化二钒与TBC中的氧化钇稳定化化合物反应的牺牲材料层涂覆到TBC的新方法。
技术介绍
大多数燃气涡轮发动机利用压缩空气操作，压缩空气用烃燃料燃烧，以产生跨涡轮机膨胀产生动力的热废气。涡轮机组件，特别是涡轮叶片，通常包含基于镍的超合金，这些超合金提供对蠕变、金属疲劳和腐蚀的极佳耐性，即，对在燃气涡轮发动机的热区段中的主要 老化机制，特别是燃烧室和涡轮。利用不同的基于镍和基于钴的超合金形成燃气涡轮发动机的关键组件，特别是发动机的燃烧器和增压器区段，近年来已在高温应用中取得显著进步，包括 General Electric。然而，即使是最新一代超合金也容易被氧化和热腐蚀损伤，氧化和热腐蚀倾向于加速下面金属基质的腐蚀。因此，很多发动机组件包括一些形式的隔热涂层。由于在过去十年里TBC应用的数量和苛刻性增加，在工作期间TBC的过早散裂破坏仍是个问题，因为破坏往往可以使裸露的金属暴露于危险的热气体，并留下严重的操作问题。使TBC破坏的机制也不同且复杂，最重要的是热膨胀应力、金属氧化和TBC组成和性质的物理变化。陶瓷材料，特别是氧化钇稳定化的氧化锆(YSZ)，现在已广泛在燃气涡轮发动机所用的TBS系统中用作隔热涂层。一般在发动机的最高温区域中使用的TBC通过电子束物理气相沉积(EBPVD)技术来沉积，这种技术产生能够膨胀和收缩的晶粒结构，而不产生导致散裂的破坏性应力。另外，为了促进粘合和延长TBC系统的工作寿命，通常利用抗氧化粘合涂层，通常以MCrAlX(其中M为铁、钴和/或镍，且X为钇或另一种稀土元素)或扩散铝化物涂层的形式。在暴露于高温期间，例如，在发动机工作期间，粘合涂层氧化成紧密粘着的氧化铝层(例如氧化铝或Al2O3),这种层保护下面的结构不灾难性氧化并使TBC粘着到粘合涂层。TBC系统的工作寿命通常受限于在或接近粘合涂层与TBC的界面的散裂。已知五氧化二钒通过与氧化钇反应使氧化钇稳定化的氧化锆去稳定化。根据以下反应，反应导致生成钒酸钇和单斜氧化锆权利要求1.一种将保护涂层涂覆到燃气涡轮发动机组件的方法，所述方法包含 形成四水合乙酸镍的饱和溶液； 将所述四水合乙酸镍溶液的均匀层涂覆到所述燃气涡轮发动机的所选组件；并且 在空气中在足以在所述隔热涂层上形成NiO保护层的温度下热处理所述经涂覆的组件。2.权利要求1的方法，其中所述四水合乙酸镍的饱和溶液在热处理后以足以在所述燃气涡轮机组件的隔热涂层上形成均匀NiO层的量作为液体涂覆。3.权利要求1的方法，其中所述四水合乙酸镍的饱和溶液在室温保持足够溶解度，以渗透进入所述隔热涂层的微观裂纹。4.权利要求1的方法，其中涂覆所述四水合乙酸镍溶液的所述均匀层的所述步骤在隔热涂层已热处理并冷却到室温后进行。5.权利要求1的方法，其中所述NiO层形成实质抑制五氧化二钒和所述隔热涂层中存在的氧化钇稳定化化合物之间反应的牺牲缓和层。6.权利要求1的方法，其中所述NiO与所述燃气涡轮发动机的废气流中存在的钒反应，以生成固体钒酸镍。7.权利要求1的方法，其中所述四水合乙酸镍溶液以足以完全填充和密封所述隔热涂层的顶表面上的所有微观表面裂纹的量涂覆。8.权利要求1的方法，其中热处理所述经涂覆的燃气涡轮发动机组件的所述步骤在鼓风炉中在950 0F - 1050 °F之间的温度进行。9.权利要求1的方法，其中热处理所述经涂覆的燃气涡轮发动机组件的所述步骤使所述隔热涂层中的微观表面裂纹膨胀，并允许所述四水合乙酸镍溶液渗透进入膨胀的裂纹。10.权利要求7的方法，其中所述四水合乙酸镍溶液渗透进入所述隔热涂层中的所述微观表面裂纹，在其中涂层干燥，并且Ni沉淀生成NiO。11.权利要求1的方法，其中将所述燃气涡轮发动机组件在相同温度保持最少约I小时，然后炉冷却到低于800 T，然后从炉中去除所述组件。12.权利要求1的方法，所述方法进一步包含以下步骤涂覆四水合乙酸镍溶液的第二涂层，以渗透并填充所述燃气涡轮发动机组件中的任何剩余表面裂纹，随后第二次热处理所述经涂覆的组件。13.权利要求1的方法，所述方法进一步包含以下步骤涂覆四水合乙酸镍溶液的第三涂层，以渗透并填充所述燃气涡轮发动机组件中的任何仍然剩余的表面裂纹，随后第三次热处理所述经涂覆的组件。14.权利要求12的方法，其中第二次热处理所述经涂覆的燃气涡轮发动机组件的所述步骤在鼓风炉中在950 T - 1050 °F之间的温度进行。15.权利要求13的方法，其中第三次热处理所述经涂覆的燃气涡轮发动机组件的所述步骤在鼓风炉中在950 T - 1050 °F之间的温度进行。16.权利要求1的方法，其中所述四水合乙酸镍溶液在室温喷涂到隔热涂层上，然后热处理。17.一种具有在上面涂覆的保护涂层的燃气涡轮发动机组件，所述组件包含超合金基质； 涂覆到所述超合金基质上的隔热涂层；和 涂覆到所述隔热涂层顶上的牺牲NiO涂层。18.权利要求17的燃气涡轮发动机组件，其中所述隔热涂层包含MCrAly的抗氧化粘合涂层。19.一种评价涂覆到燃气涡轮发动机组件的隔热涂层的保护涂层的有效性和预期寿命的方法，所述方法包含 将四水合乙酸镍溶液的均匀层涂覆到包含与所述燃气涡轮发动机的所选组件相同的超合金基质和隔热涂层结构的试样上； 在足以在所述隔热涂层上形成具有规定厚度的NiO保护层的温度在空气中热处理所述经涂覆的试样； 将所述试样插入所述燃气涡轮发动机的相当于所述所选组件的位置； 在所述燃气涡轮发动机操作的规定时间后测定所述试样上剩余的NiO涂层的量；将所述NiO涂层厚度与指定给所述所选组件的具体NiO目标值比较；并且在一个或多个所述NiO厚度水平降到低于所述NiO目标值时移除所述试样，并关闭所述燃气涡轮发动机。20.权利要求19的评价方法，其中重复涂覆四水合乙酸镍的均匀层和热处理所述经涂覆的试样的所述步骤。全文摘要一种将保护涂层涂覆到燃气涡轮发动机组件的方法，所述方法使用四水合乙酸镍的饱和溶液；将均匀厚度的涂层涂覆到所选组件的隔热涂层上；并且在空气中在足以形成NiO保护层的温度下热处理经涂覆的组件。饱和NiO溶液具有足够的溶解度以渗入隔热涂层的微观裂纹，以形成NiO的“牺牲缓和层”，所述层实质抑制五氧化二钒和隔热涂层中存在的氧化钇稳定化化合物之间的反应。文档编号C23C18/12GK102994984SQ201210335780公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月12日 优先权日2011年9月12日专利技术者R.T.埃维哈特 申请人:通用电气公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将保护涂层涂覆到燃气涡轮发动机组件的方法，所述方法包含：形成四水合乙酸镍的饱和溶液；将所述四水合乙酸镍溶液的均匀层涂覆到所述燃气涡轮发动机的所选组件；并且在空气中在足以在所述隔热涂层上形成NiO保护层的温度下热处理所述经涂覆的组件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RT埃维哈特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：