沉積腐蝕保護涂層的方法
【專利說明】沉積腐蝕保護涂層的方法
[0001]本發(fā)明涉及具有空洞的基底上的腐蝕保護涂層。
[0002]生產涂層的方法可以分為三類:
[0003]-熱噴霧，
[0004]-化學氣相沉積，和
[0005]-物理氣相沉積。
[0006]熱噴霧方法例如等離子或火焰噴霧包括將熔融的或部分熔融的顆粒以高速度送至待保護的部件的表面。涂層由多個順序的層構成。這些方法僅僅用于開放的或容易接觸的表面。
[0007]氣相沉積方法使用待制備的涂層的氣體前體。該前體可以在待涂覆的表面直接附近制備(包埋(pack cementat1n))或通過氣體輸送到待涂覆的表面(出自包(out of
pack)，使用氣體鋼瓶或混合物......的CVD)。包埋遇到的主要困難是與使用粘結劑(cement)
粉末(涂層的前體混合物)具有復雜幾何形狀或非常小的尺寸(數_)的部件的填充聯(lián)系的。該方法的主要限制涉及來自氣體混合物的反應性物質的迅速耗盡導致化學沉積和/或涂層厚度的不均勻。很難在大表面或復雜幾何形狀上得到均勻的涂層。
[0008]物理氣相沉積方法包括蒸發(fā)涂層組分元素、然后將其冷凝在待涂覆部件的表面上。蒸發(fā)通常提供以高能量(電子或離子)束對靶進行轟擊實施。靶和待涂覆表面的距離是沉積厚度均勻性的主要參數。在復雜幾何形狀或不可接觸的表面上使用該方法是非常困難的。
[0009]工業(yè)方法的強化導致材料在越來越劇烈的條件下使用和使用的部件尺寸的減小。在多數情況下。需要用涂層保護部件不收其環(huán)境影響。如上一段所述，復雜的幾何形狀和不可接觸的表面給使用常規(guī)方法生產涂層中帶來了問題。
[0010]因此需要開發(fā)新的沉積方法或使已有的方法適應新的限制條件。
[0011]包埋是用于在部件上生產涂層的非常古老的方法。將部件放置在粘結劑的床中，所述粘結劑是能在高溫線產生反應性氣氛的產品的混合物。
[0012]該粘結劑必須被放置在待涂覆表面附近以生產就厚度和化學組成而言均勻的涂層。涂層通常通過用粘結劑粉末填充該部分在具有數厘米的空洞的部件上制備。
[0013]但是，當空洞的特征尺寸為毫米級并且具有高長寬比(長度/寬度的比值)時，粘結劑粉末的引入復雜得多。這就是為什么包埋類型的使用粉末的方法通常用于沒有或幾乎沒有難以接觸的區(qū)域的部件。
[0014]因此，面臨的一個問題是改進包埋沉積方法以使得能夠將其用于涂覆具有空洞的基底。
[0015]本發(fā)明的一個方案包括粘結劑在用于在具有具有最小等價直徑^ni的空洞的基底上的包埋沉積的方法中的使用，所述方法的特征是粘結劑由各自具有使得d ( ecn/10的直徑d的球形顆粒組成。
[0016]粘結劑顆粒的顆粒度可以通過激光顆粒度分析或借助篩子測量，從而確保沒有粘結劑顆?；蛘辰Y劑顆粒的聚集體超過需要的最大顆粒度。
[0017]為了“打碎”可能超過需要的最大顆粒度的單個顆粒的聚集體，解聚步驟可能是必須的。
[0018]顆粒的等價直徑通常為I μ m至1mm，優(yōu)選I μ m至100 μ m。
[0019]等價直徑定義為這樣的圓筒或圓的直徑，其內接在使得可以接觸待涂覆表面的最小的橫截面中。特別地，后者不一定具有標準的形狀。
[0020]取決于具體情況，根據本發(fā)明的用途可以具有以下一個或多個特征:
[0021]-粘結劑由各自具有使得d( ecn/10的直徑d的球形顆粒組成；
[0022]-粘結劑包含待沉積元素的前體、活化劑和惰性稀釋劑；
[0023]-粘結劑包含10%至60%的金屬粉末作為待沉積元素的前體，5%至40%的活化劑，其余為惰性稀釋劑，所述惰性稀釋劑優(yōu)選難熔氧化物；
[0024]-金屬粉末由鋁或鋁和NixAlySAl x，Cry.顆粒的混合物組成；
[0025]-粘結劑包含待沉積元素的前體、浸酸恪劑(picklingflux)和稀釋劑；
[0026]-粘結劑包含有機或無機粘合劑。有機粘合劑可以是PVA(聚乙酸乙烯酯)，無機粘合劑可以是Si02。特別地，有機和無機粘合劑可以在粉末混合物的霧化步驟期間使用。該任選的步驟使得可以改善粉末的流動性并且因此改善部件的填充。這涉及形成粉末混合物的球形聚集體。該步驟將優(yōu)選地在惰性氣氛下進行，以避免可能對沉積有害的金屬粉末表面氧化。
[0027]涂層的形成中不化學涉及惰性化合物。惰性化合物的主要角色是避免將阻止其在沉積后消除的粘結劑稠化。一般而言，其為高度穩(wěn)定的難熔化合物。其含量為另外兩種化合物的余量。
[0028]本發(fā)明的方案使得可以在復雜幾何形狀的部件上和在難以接觸的空洞中生產包埋沉積物。
[0029]本發(fā)明中使用的粘結劑具有非常好的流動性，使得其可以填充最小的間隙(直徑<lmm)和可以均勻地分布在整個待涂覆的空洞的內部。顆粒度粘結劑顆粒的分布和形態(tài)學是確保混合物的良好流動性的主要參數。
[0030]顆粒度分布作為空洞的最小通道的等價直徑的函數調整。關于形態(tài)學，可以通過多種研磨粉末或粉末混合物的方法得到的球形形狀也是優(yōu)選的。粉末混合物的霧化處理也可以被用來形成粉末混合物的球形形狀。在后一情況下，可以使用有機添加劑以確保球的良好粘合和混合物元素的均勻分散。
[0031]本發(fā)明還涉及兩種用于通過包埋在具有具有最小等價直徑的空洞的基底上沉積涂層的方法。
[0032]第一種用于通過包埋在具有具有最小等價直徑^^的空洞的基底上沉積涂層的方法包括以下順序步驟:
[0033]a)制備由活化劑的、惰性稀釋劑的和金屬粉末的球形顆粒組成的粘結劑，所述球形顆粒具有使得d ( ecn/10的直徑d ;
[0034]b)通過振動系統(tǒng)將步驟a)中制備的粘結劑引入基底的空洞中；
[0035]c)將基底-粘結劑組合體在低于金屬粉末熔點的溫度下加熱至少6小時，對于鋁在約 650 0C T ;
[0036]d)將基底-粘結劑組合體冷卻至室溫；
[0037]e)對粘結劑進行振動步驟從而消除粘結劑殘留物；
[0038]f)將基底-粘結劑組合體在900°C至1150°C、優(yōu)選高于980°C的溫度下加熱；和
[0039]g)回收整體都具有涂層的基底。
[0040]通過舉例的方法，如果金屬粉末是鋁粉末，在步驟c)中基底-粘結劑組合體在約650°C下加熱至少6小時。
[0041]取決于情況，第一方法可以具有以下特征中的一個或多個:
[0042]-通過機械合成將步驟a)中制備的粘結劑的顆粒預活化；預活化使得增加前體顆粒的化學活性成為可能。這一處理促進了前體和活化劑之間的反應，因此促進了沉積；
[0043]-步驟g)中回收的涂層包含NiAl；
[0044]-步驟g)中回收的涂層的厚度為15至25μ m0
[0045]用于通過包埋在具有具有最小等價直徑空洞的基底上沉積涂層的第二方法包括以下順序步驟:
[0046]a)制備由浸酸熔劑和惰性稀釋劑的和金屬粉末的球形顆粒組成的粘結劑，所述球形顆粒具有使得d ( ecn/10的直徑d ;
[0047]b)通過振動系統(tǒng)將步驟a)中制備的粘結劑引入基底的空洞中；
[0048]c)將基底-粘結劑組合體在高于浸酸熔劑熔點的溫度下、在低真空下或在惰性氣氛(Ar)下加熱10分鐘至2小時，
[0049]d)將基底-粘結劑組合體冷卻至室溫；
[0050]e)對粘結劑進行洗滌步驟從而消除粘結劑殘留物；
[0051]f)回收整體都具有涂層的基底。
[0052]取決于情況，第二方法可以具有以下特征中的一個或多個:
[0053]-洗滌步驟e)使用酸化水溶液進行；
[0054]-步驟f)回收的涂層包含NiAl3;
[0055]-所述方法在步驟e)之前包括將基底-粘結劑組合體在900°C至1150°C、優(yōu)選高于980°C的溫度