專利名稱：用于形成氧化物彌散強化涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及用于金屬基底的保護(hù)性涂層，更具體地講，涉及用于在金屬基底上形成氧化物彌散強化涂層的方法。發(fā)明背景 在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的操作環(huán)境為熱和化學(xué)兩方面不友好的。例如，在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的操作溫度依所使用的燃?xì)廨啓C(jī)類型而定可在約1200° F-約2200° F (約650°C -約1200°C )范圍內(nèi)。與燃?xì)廨啓C(jī)氧化環(huán)境結(jié)合的這樣的高溫通常使得需要在渦輪機(jī)內(nèi)使用含鎳或含鈷特殊合金，該合金具有高抗氧化性，并且因此具有可接受的工作壽命。因此，燃?xì)廨啓C(jī)元件通常由鎳合金鋼、鎳基或鈷基超合金或者其它特殊合金形成。在這類特殊合金高溫性能方面的顯著進(jìn)展已經(jīng)通過使用能夠保護(hù)合金免于氧化、熱腐蝕等的抗氧化環(huán)境涂層得到實現(xiàn)。例如，熱障涂層(TBC)系統(tǒng)通常用于渦輪機(jī)元件，以在熱循環(huán)期間將元件與高溫隔絕。TBC系統(tǒng)通常包括配置于粘結(jié)涂層上的熱障涂層，粘結(jié)涂層繼而施用于形成元件的金屬基底上。熱障涂層通常包含陶瓷材料比如氧化鋯。另外，粘結(jié)涂層通常包含被設(shè)計以抑制下面基底氧化的抗氧化金屬層。當(dāng)前的趨勢顯示，較少精制的燃料正逐漸普遍地用在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)。這些較少精制的燃料包括顆粒物質(zhì)，這些顆粒物質(zhì)可進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)熱氣體路徑，從而碰撞包含在熱氣體路徑中的渦輪機(jī)元件。渦輪機(jī)元件連續(xù)暴露于這樣的顆粒物質(zhì)可導(dǎo)致TBC系統(tǒng)內(nèi)的涂層侵蝕損傷，從而増大下面金屬基底受到氧化和/或熱腐蝕的可能性。為了解決這樣的侵蝕問題，抗侵蝕的粘結(jié)涂層已經(jīng)得到開發(fā)。然而，這些抗侵蝕的粘結(jié)涂層通常通過增大涂層中所使用的硬顆粒(例如碳化鎢、碳化鈦和金剛石氮化硼)大小和體積百分?jǐn)?shù)形成。結(jié)果，必須減小涂層中的氧化物-形成組分的體積百分?jǐn)?shù)，從而減少涂層的整體環(huán)境保護(hù)性。因此，用于形成提供抗侵蝕性而不犧牲環(huán)境保護(hù)性的氧化物彌散強化涂層的方法將在技術(shù)上受到歡迎。發(fā)明簡述本發(fā)明的各方面和優(yōu)點將在以下描述中得到部分闡述，或者可自描述顯而易見，或者可通過本發(fā)明實踐獲知。在ー個方面，本主題公開了用于在金屬基底上形成氧化物彌散強化涂層的方法。該方法主要包括粉碎MCrAlY合金顆粒以形成富氧粉末，其中富氧粉末中的至少約25% (體積)的MCrAlY合金顆粒具有少于約5μπι的粒度。另外，該方法包括將富氧粉末施用于金屬基底以形成涂層和加熱富氧粉末以沉淀涂層中的氧化物彌散體(dispersoid)。在另ー個方面，本主題公開了用于在金屬基底上形成氧化物彌散強化涂層的方法。該方法主要包括粉碎MCrAlY合金顆粒以形成富氧粉末，其中富氧粉末中的至少約25%(體積)的MCrAlY合金顆粒具有少于約5μπι的粒度。另外，該方法包括將富氧粉末與粗(coarse)MCrAlY合金顆粒混合以形成富氧粉末混合物,將富氧粉末混合物施用于金屬基底以形成涂層，和加熱富氧粉末混合物以沉淀涂層中的氧化物彌散體。本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點參照以下描述和附加權(quán)利要求將變得更好理解。并入并構(gòu)成本說明書部分的附解本發(fā)明的實施方案，并與描述一起用于說明本發(fā)明的原理。附圖
簡述參照附圖，本發(fā)明對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的充分和可行的公開，包括其最佳模式，在說明書中得到闡述，其中圖I圖解說明按照本主題的方面，用于在金屬基底上形成氧化物彌散強化涂層的方法的一個實施方案的流程圖；圖2圖解說明渦輪機(jī)葉片桶(bucket) —個實施方案的透視圖；和圖3圖解說明熱障涂層系統(tǒng)的橫斷面視圖。元件列表
權(quán)利要求
1.用于在金屬基底(304)上形成氧化物彌散強化涂層的方法(100)，所述方法包括 粉碎MCrAH合金顆粒以形成富氧粉末，其中富氧粉末中至少約25%體積的MCrAH合金顆粒具有少于約5 ii m的粒度； 將富氧粉末施用于金屬基底(304)以形成涂層；和 加熱富氧粉末以沉淀涂層中的氧化物彌散體。
2.權(quán)利要求I的方法(100)，其中加熱富氧粉末包括在將富氧粉末施用于金屬基底(304)的同時加熱富氧粉末。
3.權(quán)利要求I的方法(100)，其中加熱富氧粉末包括在富氧粉末已經(jīng)施用于金屬基底(304)以形成涂層之后加熱富氧粉末。
4.權(quán)利要求I的方法(100)，其中氧化物彌散體包含氧化釔、氧化鉻、氧化鋁及其混合物中的至少一種。
5.權(quán)利要求I的方法(100)，其中氧化物彌散體具有少于約Iii m的平均大小。
6.權(quán)利要求I的方法(100)，所述方法進(jìn)一步包括向MCrAH合金顆粒加入氧化物-形成添加劑。
7.權(quán)利要求I的方法(100)，所述方法進(jìn)一步包括在將富氧粉末施用于金屬基底(304)之前將富氧粉末與粗MCrAH合金顆?；旌稀?br> 8.權(quán)利要求I的方法(100)，其中至少約90%體積的粗MCrAH合金顆粒具有大于約5 u m的粒度。
9.權(quán)利要求I的方法(100)，其中涂層包含粘結(jié)涂層(302)，所述方法進(jìn)一步包括將熱障涂層(306)施用于粘結(jié)涂層(302)上。
10.用于在金屬基底(304)上形成氧化物彌散強化涂層的方法(100)，所述方法包括 粉碎MCrAH合金顆粒以形成富氧粉末，其中富氧粉末中至少約25%體積的MCrAH合金顆粒具有少于約5 ii m的粒度； 將富氧粉末與粗MCrAH合金顆?；旌弦孕纬筛谎醴勰┗旌衔?； 將富氧粉末混合物施用于金屬基底(304)以形成涂層；和 加熱富氧粉末混合物以沉淀涂層中的氧化物彌散體。
11.權(quán)利要求10的方法(100)，其中至少約90%體積的粗MCrAH合金顆粒具有大于約5 u m的粒度。
12.權(quán)利要求11的方法(100)，其中至少約90%體積的粗MCrAH合金顆粒具有范圍為約5 ii m-約110 ii m的粒度。
13.權(quán)利要求10的方法(100)，所述方法進(jìn)一步包括在MCrAH合金顆粒被粉碎之前向MCrAlY合金顆粒加入氧化物-形成添加劑。
14.權(quán)利要求10的方法(100)，其中加熱富氧粉末混合物包括以下步驟中的至少一種在將富氧粉末混合物施用于金屬基底(304)的同時加熱富氧粉末混合物，和在將富氧粉末混合物已經(jīng)施用于金屬基底(304)以形成涂層之后加熱富氧粉末混合物。
15.權(quán)利要求10的方法(100)，其中氧化物彌散體具有少于約Iii m的平均大小。
全文摘要
公開了用于在金屬基底(304)上形成氧化物彌散強化涂層的方法(100)。該方法主要包括粉碎MCrAlY合金顆粒以形成富氧粉末，其中富氧粉末中至少約25％(體積)的MCrAlY合金顆粒具有少于約5μm的粒度。另外，該方法包括將富氧粉末施用于金屬基底(304)以形成涂層，和加熱富氧粉末以沉淀涂層中的氧化物彌散體。
文檔編號C23C4/06GK102732817SQ20121010920
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者D·A·赫爾米克, G·A·戈勒, R·J·施托尼特希 申請人:通用電氣公司