用于漿料鋁化物涂層修復的設備和方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明大體涉及用于形成鋁化物涂層的設備和方法。更具體地，本發(fā)明涉及在適 于在高溫環(huán)境下使用的燃氣渦輪部件的表面上形成鋁化物涂層。
【背景技術】
[0002] 在燃氣渦輪發(fā)動機內的操作環(huán)境是既熱敵對又化學敵對的。通過鐵、鎳、以及鈷基 超合金的發(fā)展和抗氧化環(huán)境涂層的使用，已經實現(xiàn)了在高溫能力上的顯著的改進，該抗氧 化環(huán)境涂層能夠保護超合金不受氧化、熱腐蝕等。已經發(fā)現(xiàn)含鋁涂層（尤其是擴散鋁化物 涂層）作為在燃氣渦輪發(fā)動機部件上的環(huán)境涂層的廣泛使用。鋁化物涂層通常通過擴散工 序（例如，包滲法或氣相鍍鋁（VPA)技術），或通過擴散由化學氣相沉積（CVD)或漿料涂層 沉積的鋁而形成。在空氣中的高溫暴露期間，鋁化物涂層形成抑制涂層和下面基底的氧化 的保護性氧化鋁（礬土）垢或層。
[0003] 漿料涂層用來形成鋁化物涂層，其包含在無機粘結劑中的鋁粉末，并且直接施加 至將被鍍鋁的表面。鍍鋁作為在非氧化氣氛或真空中將部件加熱至某一溫度的結果而發(fā) 生，維持該溫度達足以熔化鋁粉末并將熔化的鋁擴散入表面的持續(xù)時間。漿料涂層可包含 載體（催化劑）（例如，堿金屬鹵化物），其蒸發(fā)并且與鋁粉末反應來形成揮發(fā)性鋁鹵化物， 其然后在部件表面處反應來形成鋁化物涂層。
[0004] 在典型的擴散涂層方法（CVD或漿料涂層）期間，爐子典型地相對在爐子內的氣氛 處于動態(tài)。例如，在漿料和凝膠體涂層擴散熱處理方法中，處理循環(huán)典型地使用真空爐子實 行。即，典型地存在栗壓系統(tǒng)，其附接至爐子的排氣系統(tǒng)來從爐子移除熱，以保持氣體流動 和/或維持在爐子內的降低的壓力。
[0005] 但是，與這種動態(tài)系統(tǒng)關聯(lián)的必要部件（例如，爐壁、加熱區(qū)域、栗管線、油、調壓 器以及機械栗、吹風馬達）暴露于沉積和反應氣體。這種暴露可導致催化劑沉積在動態(tài)系 統(tǒng)內的部件上，這可顯著地縮減它們的工作壽命跨度，并且引起多種制造問題和延期。因 此，存在對改進的擴散涂層方法的需要來形成和修復鋁化物涂層。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的方面和優(yōu)點將在下列描述中部分地示出，或可從描述變得明顯，或通過 本發(fā)明的實施習得。
[0007] 方法通常提供為用于在合金部件上的鋁化物涂層的沉積，該合金部件定位在釜室 的涂層隔間內。在一個實施例中，經由第一氣體管線用惰性氣體吹掃涂層隔間；利用惰性氣 體在涂層隔間內產生正壓力；將涂層隔間加熱至沉積溫度；以及，在處于正壓力和沉積溫 度下時，將至少一種反應物氣體引入涂層隔間，來在合金部件的表面上形成鋁化物涂層。
[0008] 還通常提供釜（retort)涂層設備。在一個實施例中，釜涂層設備包括：釜室，其定 位在爐子內并且限定用于接收合金基底的涂層隔間；隔熱蓋，其構造為密封涂層隔間，使得 在涂層隔間內的涂層氣氛被隔離；氣體入口，其連接至入口管道和入口閥；氣體出口，其連 接至出口管道和出口閥；以及壓力控制系統(tǒng)，其連接至入口閥和出口閥。通常，氣體入口、入 口管道以及入口閥構造為控制氣體向涂層隔間的流入，而氣體出口、出口管道以及出口閥 構造為控制氣體離開涂層隔間的流動。
[0009] 本發(fā)明的第一技術方案為一種用于在合金部件上的鋁化物涂層的沉積的方法，合 金部件定位在釜室的涂層隔間內，方法包括：經由第一氣體管線用惰性氣體吹掃涂層隔間； 利用惰性氣體在涂層隔間內產生正壓力；將涂層隔間加熱至沉積溫度；以及在處于正壓力 和沉積溫度下時，將至少一種反應物氣體引入涂層隔間，來在合金部件的表面上形成鋁化 物涂層。
[0010] 本發(fā)明的第二技術方案為，在第一技術方案中，方法還包括，在吹掃涂層隔間之 前：將合金部件放置在釜室的涂層隔間內；以及此后，用隔熱蓋關閉釜室的涂層隔間，使得 涂層隔間與大氣隔離。
[0011] 本發(fā)明的第三技術方案為，在第一技術方案中，方法還包括：用壓力控制系統(tǒng)控制 在涂層隔間內的正壓力，其中，壓力控制系統(tǒng)包括至少一個氣體入口與關聯(lián)的入口閥、以及 排氣出口與關聯(lián)的出口閥。
[0012] 本發(fā)明的第四技術方案為，在第三技術方案中，出口閥是放氣閥，其構造為在預定 壓力下從涂層隔間排出氣體。
[0013] 本發(fā)明的第五技術方案為，在第一技術方案中，在涂層隔間內的正壓力為大約 1. 05巴至大約2. 0巴。
[0014] 本發(fā)明的第六技術方案為，在第一技術方案中，在涂層隔間內的正壓力為大約1. 1 巴至大約1.5巴。
[0015] 本發(fā)明的第七技術方案為，在第一技術方案中，大約650°C至大約1100°C的沉積 溫度。
[0016] 本發(fā)明的第八技術方案為一種釜涂層設備，其包括：釜室，其定位在爐子內，其中， 釜室限定用于接收合金基底的涂層隔間；隔熱蓋，其構造為密封涂層隔間，使得在涂層隔間 內的涂層氣氛被隔離；連接至入口管道的氣體入口和入口閥，其中，氣體入口、入口管道以 及入口閥構造為控制氣體向涂層隔間的流入；連接至出口管道的氣體出口和出口閥，其中， 氣體出口、出口管道以及出口閥構造為控制氣體離開涂層隔間的流動；以及壓力控制系統(tǒng)， 其連接至入口閥和出口閥。
[0017] 本發(fā)明的第九技術方案為，在第八技術方案中，釜涂層設備還包括：多個加熱元 件，其定位為加熱爐子。
[0018] 本發(fā)明的第十技術方案為，在第九技術方案中，多個加熱元件定位在爐子的爐壁 內。
[0019] 本發(fā)明的第十一技術方案為，在第九技術方案中，入口管道行進穿過隔熱蓋。
[0020] 本發(fā)明的第十二技術方案為，在第九技術方案中，出口管道行進穿過隔熱蓋。
[0021] 本發(fā)明的第十三技術方案為，在第九技術方案中，壓力控制系統(tǒng)與入口閥連通，以 便控制在釜室內的壓力。
[0022] 本發(fā)明的第十四技術方案為，在第十三技術方案中，壓力控制系統(tǒng)與出口閥連通， 以便控制在釜室內的壓力。
[0023] 本發(fā)明的第十五技術方案為，在第十三技術方案中，出口閥是放氣閥，其構造為在 達到由壓力控制系統(tǒng)可控制的預定壓力后，從涂層隔間排出氣體。
[0024] 本發(fā)明的第十六技術方案為，在第十五技術方案中，預定壓力為大約1. 05巴至大 約2. 0巴。
[0025] 本發(fā)明的第十七技術方案為，在第一技術方案中，在涂層隔間內的正壓力為大約 1. 1巴至大約1.5巴。
[0026] 本發(fā)明的這些和其它特征、方面以及優(yōu)點將參照下列描述和所附權利要求而變得 更好地被理解。合并入本說明書并組成其一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與說明 一起用來說明本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0027] 包括針對本領域技術人員的其最佳模式的本發(fā)明的完整和能實現(xiàn)的公開在參照 附圖的說明書中被示出，其中： 圖1顯示了示范渦輪部件的剖視圖； 圖2顯示了示范釜涂層設備的一般示意圖； 圖3顯示了示范壓力控制系統(tǒng)和用于在如圖2中的釜涂層設備中使用的隔熱蓋的一般 示意圖； 圖4顯示了用于控制引入涂層隔間的不同氣體物質的局部壓力的示范氣體控制系統(tǒng) 的一般示意圖； 圖5顯示了用于在釜涂層設備（如在圖2中所顯示的）中的模擬涂層系統(tǒng)的熱力學計 算，該釜涂層