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借助于液相等离子喷涂的多微孔陶瓷覆层制造技术

技术编号:8910453 阅读:142 留言:0更新日期:2013-07-12 02:53
通过使用水溶性盐能够制造多微孔陶瓷层。

【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隔热层,所述隔热层通过SPPS法(Solution Precursor PlasmaSpray,液相等离子喷涂)来施加。
技术介绍
通常将陶瓷隔热层施加到高热负荷的部件上,以便提高工作温度。在此,孔隙度对于陶瓷保护层的使用寿命而言起重要作用。
技术实现思路
因此,本专利技术的目的是,提出一种具有改进的孔隙度的改进的陶瓷层。所述目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。在从属权利要求中说明能够任意地相互组合的其它有利措施,以便实现其它优点。附图说明附图示出:图1示出层系统,图2示出涡轮叶 片,图3示出燃烧室,图4示出燃气轮机,图5不出超合金列表。附图和描述仅代表本专利技术的实施例。具体实施例方式图1示出具有陶瓷层的层系统。所述层系统I优选为涡轮机的、尤其是燃气轮机100 (图4)的涡轮叶片120、130,在此将其作为示例性的组件进行详细阐明。层系统I具有衬底4。优选地,衬底由镍基超合金(图5)制成。优选地,在优选为金属的衬底4上将金属增附层7施加给外部陶瓷层10。当然,也存在下述系统:在所述系统中,将陶瓷层10直接地施加在衬底4上,那么,所述系统优选地也在衬底4中具有扩散层。优选地,存在优选地具有MCrAl (Y)合金的金属增附层和抗腐蚀层7。层系统I的外部的、尤其是最外部的层是陶瓷层10,所述陶瓷层单层地或双层地、以具有或不具有化学梯度的方式存在。能够将氧化锆或锆酸钆或锆酸钇、锆酸铕或锆酸镧或混晶用作陶瓷层10的材料。优选地借助于等离子体(SPPS)将这种陶瓷层10借助于液相前驱体喷涂到衬底4或金属层7上。在8%的体积百分比和25%的体积百分比之间的孔隙度通过使用不同地配量的盐溶液来设定。所述覆层的优点在于精细的孔隙度分布、喷涂纳米颗粒的可能性和对梯度组分的更简单的设定。优选地,能够将以下原材料用作用于SPPS法的水溶性盐:材料水溶性盐对于锆四氯化锆:ZrCl4四碘化锆=ZrI4五水合硝酸锆:Zr(NO3) 45H20硫酸锆=Zr(SO4)2四水合硫酸锆:Zr(S04)24H20对于钆氯化钆:GdCl3六水合氯化钆:GdCl36H20 六水合溴化钆:GdBr36H20碘化钆=GdI3六水合硝酸钆=Gd(NO3)36H20对于钇氯化钇(二价):YbCl2六水合氯化钇(三价);YbCl36H20溴化钇(二价)=Ybfc2溴化乾(三价):YbBr3碘化钇(二价):YbI2碘化钇(三价):YbI3对于铕氯化铕(二价):EuC12溴化铕(二价):EuBr2溴化铕(三价):EuBr3碘化铕(二价)=EuI2碘化铕(三价)=EuI3硝酸铕(三价):Eu(NO3) 3对于镧七水合氯化镧:LaCl37H20氯化镧=LaCl3七水合溴化镧=LaBr3T7H2O碘化镧=LaI3对于氧化锆,选择一种或多种锆盐。对于锆酸盐,使用一种或多种锆盐和一种或多种相应的Gd、La、Eu或Yb的盐或其混合物(对于混晶)。因此,在溶液中或通过在喷涂时的混合,例如将四氯化锆和氯化钆或水合物相互混合,以便从锆酸钆中得到作为陶瓷层中的元素的钆和锆元素。通过氧化形成相应的氧化物(ZrO2, Gd-Zr-0, La-Zr-O,......)。替代锆也能够使用铪的相应的盐,以便制成氧化铪或具有Gd、La、Eu或Yb的铪酸盐。图2以立体图示出流体机械的沿着纵轴线121延伸的转子叶片120或导向叶片130。所述流体机械可以是飞机的或用于发电的发电厂的燃气轮机,也可以是蒸汽轮机或压缩机。叶片120、130沿着纵轴线121相继具有:固定区域400、邻接于固定区域的叶片平台403以及叶身406和叶片梢部415。作为导向叶片130,叶片130可以在其叶片梢部415处具有另一平台(未示出)。在固定区域400中形成有叶片根部183,所述叶片根部用于将转子叶片120、130固定在轴或盘上(未示出)。叶片根部183例如构成为锤头形。作为揪树形根部或燕尾形根部的其他构形是可行的。叶片120、130对于流过叶身406的介质具有迎流棱边409和出流棱边 412。在传统叶片120、130中,在叶片120、130的所有区域400、403、406中使用例如实心的金属材料、尤其是超合金。例如由 EP1204776Bl、EP1306454、EP1319729Al、W099/67435或TO00/44949已知这样的超合金。在这种情况下,叶片120、130可以通过铸造法,也可以借助定向凝固、通过锻造法、通过铣削法或其组合来制造。将带有一个或更多个单晶结构的工件用作机器的在运行中承受高的机械的、热的和/或化学的负荷的构件。这种单晶工件的制造例如通过由熔融物的定向凝固来进行。在此涉及一种浇注法,其中液态金属合金凝固为单晶结构、即单晶工件,或者定向凝固。在这种情况下,枝状晶体沿热流定向,并且形成柱状晶体的晶粒结构(柱状地,这就是说在工件的整个长度上分布的晶粒,并且在此根据一般的语言习惯称为定向凝固),或者形成单晶结构,这就是说整个工件由 唯一的晶体构成。在这些方法中,必须避免过渡成球形(多晶的)凝固,因为通过非定向的生长不可避免地构成横向和纵向晶界,所述横向和纵向晶界使定向凝固的或单晶的构件的良好特性不起作用。如果一般性地提到定向凝固组织,则是指不具有晶界或最多具有小角度晶界的单晶和确实具有沿纵向方向分布的晶界但不具有横向晶界的柱状晶体结构。第二种所提到的晶体结构也称为定向凝固组织(directionalIysolidified structures)。由 US-PS6, 024, 792 和 EP0892090A1 已知这样的方法。叶片120、130同样可以具有抗腐蚀或抗氧化的覆层,例如(MCrAlX ;M是铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一种元素,X是活性元素并代表钇(Y)和/或硅和/或至少一种稀土元素,或铪(Hf))。由 EP0486489B1、EP0786017B1、EP0412397B1 或 EP1306454A1 已知这样的合金。密度优选地是理论密度的95%。在(作为中间层或最外层的)MCrAlX层上形成保护性氧化招层(TG0=thermal grown oxide layer (热生长氧化层))。优选地,层成分具有Co-30N1-28Cr-8Al-0.6Y_0.7Si 或Co-28N1-24Cr-10Al-0.6Y。除这些钴基保护覆层外,也优选地使用镍基保护层,例如 N1-10Cr-12Al-0.6Y-3Re 或 N1-12Co_2ICr-11A1-0.4Y_2Re 或N1-25Co-17Cr-10Al-0.4Y-1.5Re。在MCrAlX上还可以有隔热层,隔热层优选是最外层并例如由ZrO2、Y2O3-ZrO2组成,即,隔热层通过氧化钇和/或氧化钙和/或氧化镁非稳定、部分稳定或完全稳定。隔热层覆盖整个MCrAlX层。通过例如电子束气相淀积(EB-PVD)的适当的覆层方法在隔热层中产生柱状晶粒。其他覆层方法也是可以考虑的,例如气相等离子喷涂(APS)、LPPS (低压等离子喷涂)、VPS (真空等离子喷涂)或CVD (化学气相沉积)。隔热层可以具有多孔的、有微观裂缝或宏观裂缝的晶粒,用于更好地耐热冲击。因此,隔热层优选地比MCrAlX层更为多孔。再处理(Re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:卢德格尔·奎克沃纳·斯塔姆
申请(专利权)人:西门子公司
类型:
国别省市:

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