專利名稱：涂覆的渦輪部件以及涂覆渦輪部件的方法
涂覆的渦輪部件以及涂覆渦輪部件的方法本申請是申請?zhí)枮?00680054888. 0(PCT/EP2006/005470)、申請日為 2006 年 6 月
8日、同 題的專利申請的分案申請本發(fā)明涉及渦輪部件以及涂覆渦輪部件的方法。燃?xì)鉁u輪部件工作在會損害使用中的部件的高度侵蝕性環(huán)境中。所述環(huán)境損害可能在熱燃燒氣體環(huán)境中以各種形式發(fā)生，如顆粒腐蝕、不同類型的腐蝕和氧化、以及這些損害模式的復(fù)雜組合。環(huán)境損害的速度可以通過使用保護(hù)層來降低。例如眾所周知鉻能提供對所謂的I型和II型熱腐蝕的出色防護(hù)。在這點上，通過鉻和鋁向合金基材中的擴(kuò)散生成的擴(kuò)散涂層已經(jīng)被用于提供此防護(hù)很長時間了。MCrAlY包覆涂層(其中M為Ni或Co或兩者的組合)已經(jīng)被作為擴(kuò)散涂層的替代應(yīng)用于較高溫度來防止氧化。已知擴(kuò)散的鉻獨自就能提供對較低溫度的II型熱腐蝕的出色防護(hù)，而且能耐應(yīng)變。最新的發(fā)展表明在部件的不同部分上提供不同類型的涂層是有利的。涂層的選擇應(yīng)使它們特別適合于使用期間在所述部件的所述部分上出現(xiàn)的熱和腐蝕條件。US6, 296，447B1公開了一種具有隨部位而定的防護(hù)涂層的燃?xì)鉁u輪部件。所述部件為具有根部、頸部、平臺和從所述平臺伸出的翼型的渦輪葉片，其中所述翼型具有限定了從中穿過的冷卻通道的外表面和內(nèi)表面。第一涂層提供在所述平臺的至少一部分上，第二涂層提供在翼型的外表面上，而第三涂層提供在翼型的內(nèi)表面上。第一涂層的組成與第二涂層不同，第二涂層的組成與第三涂層不同。但是，仍能觀察到各種類型的環(huán)境損害，往往使得在工作暴露(service exposure)之后必須過早替換或修理部件。因此存在對特別是燃?xì)鉁u輪部件如渦輪葉片和輪葉的改進(jìn)的保護(hù)方法的需要。因此本發(fā)明的目的在于提供具有提高的耐熱和耐腐蝕性的渦輪部件，和提供涂覆渦輪部件的方法。本發(fā)明的第一方面提供一種具有根部、頸部、平臺和翼型的渦輪部件，所述翼型具有限定了從中穿過的冷卻通道的外表面和內(nèi)表面，其中在所述根部上至少提供有第一涂層。根據(jù)一個實施方案，在所述頸部上可以提供有第二涂層。在這種情況下，所述第一涂層的組成應(yīng)當(dāng)與所述第二涂層不同。此外，可以還在所述翼型的外表面上和在所述平臺的至少一部分上提供所述第二涂層，以及另外在所述翼型的內(nèi)表面上提供第三涂層。在這種情況下所述第一、第二和第三涂層具有不同的組成。所述第一涂層可以包含能通過已知方法如包滲法(packcementation)或化學(xué)氣相沉積(CVD)擴(kuò)散到部件中的Cr。實驗表明如果所述第一涂層為5-25 μ m厚的層和/或含15_30重量％的Cr則可以獲得良好的防護(hù)性能。所述第二涂層可以包含MCrAlY，其中M可以為Co或Ni或兩者的組合。所述涂層中還可包含更進(jìn)一步的元素如Re、Si、Hf和/或Y。所述涂層的一種優(yōu)選 組成為30-70重量％ Ni,30-50重量％ Co、15-25重量％ Cr,5-15重量％ Al和最多1重量％ Y?？梢詰?yīng)用不同的熱噴涂技術(shù)如真空等離子噴涂(VPS)、低壓等離子體噴涂 (LPPS)、高速氧燃料噴涂(HVOF)、冷氣噴涂(CGS)或電鍍。所述第二涂層可以進(jìn)一步具有以下組成之一30 重量％ Ni,28 重量％ Cr,8 重量％ A1、0. 6 重量％ Y、0. 7 重量％ Si、Co 余量；28 重量％ Ni、24 重量％ CrUO 重量％ Α1、0· 6 重量％ Y* Co 余量；23 重量％ CrUO 重量％ Co、12 重量％ A1、0. 6 重量％ Y、3. 0 重量％ Re, Ni 余量；21重量％ Cr、12重量％ CoUl重量％ Α1.0. 4重量％ Y和2. 0重量％ Re,Ni余量；17重量％ Cr,25重量％ CoUO重量％ Α1、0. 4重量％ Y和1. 5重量％ Re, Ni余量。所述第三涂層可以包含Cr和Al。優(yōu)選地所述涂層為Al改性的Cr涂層，其可以通過應(yīng)用已知方法如CVD和ATP將Al擴(kuò)散到滲鉻表面中來提供。據(jù)發(fā)現(xiàn)外β層中的第三涂層的組成為15-30重量％ Al和5-15重量％ Cr顯示出出色的防護(hù)性能?；蛘撸梢栽谒鲆硇偷膬?nèi)表面和外表面上以及在所述平臺的至少一部分上提供第二涂層，且可在所述頸部上提供第三涂層。在這種情況下，所述第一、第二和第三涂層的組成不同?？梢园珻r的所述第一涂層可通過已知方法如包滲法或化學(xué)氣相沉積(CVD)擴(kuò)散到部件中。實驗表明如果所述第一涂層為5-25 μ m厚的層和/或含15-30重量％ Cr則可以獲得良好的防護(hù)性能。根據(jù)一個實施方案，所述第二涂層可以包含Cr和Al。優(yōu)選地所述涂層為Al改性的Cr涂層，其可以通過使用已知方法如CVD和ATP將Al擴(kuò)散到滲鉻表面中來提供。據(jù)發(fā)現(xiàn)外β層中的第三涂層組成為15-30重量％ Al和5-15重量％ Cr顯示出出色的防護(hù)性能。所述第三涂層可以包含MCrAlY，其中M可以為Co或Ni或兩者的組合。所述涂層中還可包含更進(jìn)一步的元素如Re、Si、Hf和/或Y。所述涂層的一種優(yōu)選組成為30-70重量％ Ni,30-50重量％ Co、15-25重量％ Cr,5-15重量％ Al和最多1重量％ Y?？梢詰?yīng)用不同的熱噴涂技術(shù)如真空等離子噴涂(VPS)、低壓等離子體噴涂(LPPS)、高速氧燃料噴涂 (HVOF)、冷氣噴涂(CGS)或電鍍。所述第三涂層可以進(jìn)一步具有以下組成之一30 重量％ Ni,28 重量％ Cr,8 重量％ A1、0. 6 重量％ Y、0. 7 重量％ Si、Co 余量；28 重量％ Ni、24 重量％ CrUO 重量％ Α1、0· 6 重量％ Y* Co 余量；23 重量％ CrUO 重量％ Co、12 重量％ Α1、0. 6 重量％ Y、3. 0 重量％ Re、Ni 余量；21重量％ Cr、12重量％ CoUl重量％ Α1、0· 4重量％ ￥和2. 0重量％ Re,Ni余量，17重量％ Cr,25重量％ CoUO重量％ Α1、0. 4重量％ Y和1. 5重量％ Re, Ni余量。優(yōu)選地，所述平臺的待涂覆部分為頂面和/或側(cè)面。根據(jù)所述第一方面的另一實施方案，所述第一涂層還可提供在所述頸部上和所述翼型的內(nèi)表面上。在所述翼型的外表面上以及在所述平臺的頂面和/或側(cè)面上可以提供第二涂層， 所述第一和第二涂層的組成不同。在所述翼型的外表面上以及所述平臺的頂面和/或側(cè)面上的所述第二涂層之上還可以提供第三涂層。在這種情況下，所述第一、第二和第三涂層的組成不同。可以包含Cr的所述第一涂層可通過已知方法如包滲法或化學(xué)氣相沉積(CVD)擴(kuò)散到部件中。實驗表明如果所述第一涂層為5-25 μ m厚的層和/或含15-30重量％ Cr則可以獲得良好的防護(hù)性能。所述第二涂層可以包含MCrAlY，其中M可以為Co或Ni或兩者的組合。所述涂層中還可包含更進(jìn)一步的元素如R e、Si、Hf和/或Y。所述涂層的一種優(yōu)選組成為30-70重量％ Ni,30-50重量％ Co、15-25重量％ Cr,5-15重量％ Al和最多1重量％ Y?？梢詰?yīng)用不同的熱噴涂技術(shù)如真空等離子噴涂(VPS)、低壓等離子體噴涂(LPPS)、高速氧燃料噴涂 (HVOF)、冷氣噴涂(CGS)或電鍍。所述第二涂層可以進(jìn)一步具有以下組成之一30 重量％ Ni,28 重量％ Cr,8 重量％ A1、0. 6 重量％ Y、0. 7 重量％ Si、Co 余量；28 重量％ Ni、24 重量％ CrUO 重量％ A1、0. 6 重量％ Y* Co 余量；23 重量％ CrUO 重量％ Co、12 重量％ A1、0. 6 重量％ Y、3. 0 重量％ Re、Ni 余量；21重量％ Cr、12重量％ CoUl重量％ Α1、0. 4重量％ Y和2. 0重量％ Re,Ni余量；17重量％ Cr,25重量％ CoUO重量％ Α1、0. 4重量％ Y和1. 5重量％ Re, Ni余量。此外第三涂層可以包含Al。優(yōu)選地所述涂層使用已知方法如CVD和ATP過滲鋁。 如果所述第二涂層的外表面的Al含量為15-30重量％，則可以獲得良好的防護(hù)性能。實驗表明如果所述涂層都不包含Pt則能獲得良好的防護(hù)性能。所述渦輪部件可以由超級合金例如MarM247、IN6203或CMSX4構(gòu)成，且其可以由傳統(tǒng)或定向凝固鑄造工藝提供。根據(jù)一個優(yōu)選實施方案，所述渦輪部件為渦輪葉片。根據(jù)第二方面，所述目的還通過一種具有根部、頸部、平臺和翼型的渦輪部件得到解決，所述翼型具有限定了從中穿過的冷卻通道的外表面和內(nèi)表面，其中所述翼型的內(nèi)表面具有第一涂層，且所述翼型的外表面具有第二涂層，所述第一和第二涂層具有不同組成。根據(jù)所述第二方面的一個實施方案，所述第二涂層為MCrAlY包覆涂層(M代表Ni、 Co和/或!^e的組合)。 所述第二涂層可以包含10-40重量％ Cr、5-35重量％ Al、0-2重量％ Y、0_7重量％ Si,0-2重量％ Hf，余量主要為Ni和/或Co，且其中所有其它元素添加物占總重的不到20 重量％。所述第二涂層的組成也可以包含20-40重量％ Cr、5-20重量％ A1.0-1重量％ Y、 0-2重量％ Si,0-1重量％ Hf，余量主要為Ni和/或Co，且所有其它元素添加物占總重的不到20重量％。優(yōu)選地所述第二涂層包含25-40重量％ Cr,5-15重量％ Al,0-0. 8重量％ Y、0-0. 5重量％ Si,0-0. 4重量％ Hf，余量主要為Ni和/或Co，且所有其它元素添加物占總重的不到20重量％。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，上述目的還通過一種具有根部、頸部、平臺和翼型的渦輪部件得以實現(xiàn)，所述翼型具有限定了從中穿過的冷卻通道的外表面和內(nèi)表面，其中頸部具
有第一涂層。此外，根據(jù)第四方面，所述目的還通過一種具有根部、頸部、平臺和翼型的渦輪部件得以實現(xiàn)，所述翼型具有限定了從中穿過的冷卻通道的外表面和內(nèi)表面，其中所述頸部具有第一涂層，且所述平臺的底部具有第二涂層，所述第一和第二涂層具有不同組成。
更進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的第五方面，所述目的通過一種包括第一級葉片和輪葉以及第二級葉片和輪葉的渦輪得以實現(xiàn)，其中所述第一級葉片為根據(jù)權(quán)利要求3-17中任意一項所述的渦輪部件，所述第二級葉片為根據(jù)權(quán)利要求18-32中任意一項所述的渦輪葉片部件。最后，根據(jù)本發(fā)明的第六方面，此目的通過一種涂覆具有根部、頸部、平臺和翼型的渦輪部件的方法得以實現(xiàn)，其中所述翼型具有限定了從中穿過的冷卻通道的外表面和內(nèi)表面，其包括以下步驟。在所述部件的所有外表面和內(nèi)表面施加第一涂層。然后在已經(jīng)涂有第一涂層的所述部件的第一部分上施加第二涂層。最后在所述涂覆的部件的第二部分上施加第三涂層。所述第一、第二和第三涂層具有不同的組成。換言之，本方法的基本原則是用第一涂層涂覆整個所述部件，然后在所述部件的選擇的部分上施加進(jìn)一步的涂層以提高在所述部件的所述相應(yīng)部分中的耐熱性、耐腐蝕性等。這樣，可以設(shè)計出通過提供不同涂層而具有能滿足應(yīng)用中的要求的性能的渦輪。也可以在施加所述第一涂層之前使用本領(lǐng)域已知的掩蓋單元和技術(shù)掩蓋所述部件的某些部分，特別是過后將涂以MCrAlY涂層的部件。在這種情況下，所述部件的所述被掩蓋的部分將不會被涂以所述第一涂層。根據(jù)一個實施方案，所述第一涂層被擴(kuò)散到所述部件中。此擴(kuò)散可以通過任一適合的方法如包滲法或化學(xué)氣相沉積(CVD)實現(xiàn)。特別是可以將Cr擴(kuò)散到已知能提供對熱腐蝕的出色防護(hù)的化合物中。實驗表明如果所述第一涂層為5-25 μ m厚的層和/或含15-30 重量％ Cr則可以獲得良好的防護(hù)性能。優(yōu)選地，所述選擇的區(qū)域是在所述部件的隨后使用中不會承受高物理應(yīng)力的區(qū)域。此限制保證了所述部件的那些承受較高物理應(yīng)力的區(qū)域只被涂以耐應(yīng)變的鉻擴(kuò)散涂層，而且此涂層的耐應(yīng)變能力不會因施加進(jìn)一步的涂層而被降低。在所述第六方面的一個優(yōu)選實施方案中，所述第一部分包括所述頸部、所述翼型的外表面和所述平臺的至少一部分，而所述第二部分為所述翼型的內(nèi)表面。 所述第二涂層可以為包覆涂層，其可以包含MCrAlY，其中M可以為Co或Ni或兩者的組合。所述涂層中還可包含更進(jìn)一步的元素如Re、Si、Hf和/或Y。所述涂層的一種優(yōu)選組成為30-70重量％ Ni,30-50重量％ Co、15-25重量％ Cr,5-15重量％ Al和最多1重量％Y。可以應(yīng)用不同的熱噴涂技術(shù)如真空等離子噴涂(VPS)、低壓等離子體噴涂(LPPS)、 高速氧燃料噴涂(HVOF)、冷氣噴涂(CGS)或電鍍。所述第二涂層還可以具有以下組成之一30 重量％ Ni,28 重量％ Cr,8 重量％ A1、0. 6 重量％ Y、0. 7 重量％ Si、Co 余量；28 重量％ Ni、24 重量％ CrUO 重量％ A1、0. 6 重量％ Y* Co 余量；23 重量％ CrUO 重量％ Co、12 重量％ A1、0. 6 重量％ Y、3. 0 重量％ Re、Ni 余量；21重量％ Cr、12重量％ CoUl重量％ A1、0. 4重量％ Y和2. 0重量％ Re,Ni余量；17重量％ Cr,25重量％ CoUO重量％ A1、0. 4重量％ Y和1. 5重量％ Re, Ni余量。根據(jù)另一實施方案，可以通過擴(kuò)散，例如通過CVD或非接觸式包覆法(above the pack, ATP)，施加第二和/或第三涂層，它們可以包含Al。在所述第六方面的又一優(yōu)選實施方案中，所述第一部分包括所述翼型的內(nèi)表面和外表面以及所述平臺的至少一部分，而所述第二部分包括所述部件的所述頸部。
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與所述第一個優(yōu)選實施方案中一樣，可以通過CVD或ATP將所述第二涂層擴(kuò)散到所述部件中，其中所述第二涂層可以包含Al。所述第三涂層可以包含MCrAlY，其中M可以為Co或Ni或兩者的組合。所述涂層中還可包含更進(jìn)一步的元素如Re、Si、Hf和/或Y。所述涂層的一種優(yōu)選組成為30-70重量％ Ni,30-50重量％ Co、15-25重量％ Cr,5-15重量％ Al和最多1重量％ Y。可以應(yīng)用不同的熱噴涂技術(shù)如真空等離子噴涂(VPS)、低壓等離子體噴涂(LPPS)、高速氧燃料噴涂 (HVOF)、冷氣噴涂(CGS)或電鍍。所述第三涂層也可以具有以下組成之一30 重量％ Ni,28 重量％ Cr,8 重量％ A1、0. 6 重量％ Y、0. 7 重量％ Si、Co 余量；28 重量％ Ni、24 重量％ CrUO 重量％ A1、0. 6 重量％ Y* Co 余量；23 重量％ CrUO 重量％ Co、12 重量％ A1、0. 6 重量％ Y、3. 0 重量％ Re, Ni 余量；21重量％ Cr、12重量％ CoUl重量％ Α1、0· 4重量％ Y和2. 0重量％ Re,Ni余量，17重量％ Cr,25重量％ CoUO重量％ Α1、0. 4重量％ Y和1. 5重量％ Re, Ni余量。優(yōu)選地，所述平臺的待涂覆部分為頂面和/或側(cè)面。測試表明，如果所述涂層不包含Pt，則可以獲得良好的防護(hù)結(jié)果。本發(fā)明的方法可被用于涂覆可由超級合金例如MarMM7、IN6203或CMSX4構(gòu)成的渦輪葉片。優(yōu)選地，所述渦輪部件為渦輪葉片。下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行舉例說明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的渦輪葉片的透視圖，圖2是圖1所示渦輪葉片的側(cè)視圖，圖3是圖2所示渦輪葉片的縱向剖視圖，圖4是沿圖2中的IV-IV線所作的橫斷面視圖，圖5是圖1所示渦輪葉片的示意圖，圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的渦輪葉片的透視圖，圖7是圖6所示渦輪葉片的側(cè)視圖，圖8是圖7所示渦輪葉片的縱向剖視圖，圖9是沿圖7中的IX-IX線所作的橫斷面視圖，圖10是圖6所示渦輪葉片的示意圖，圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的渦輪葉片的透視圖，圖12是圖11所示渦輪葉片的側(cè)視圖，圖13是圖12所示渦輪葉片的縱向剖視圖，圖14是沿圖12中的XIV-XIV線所作的橫斷面視圖，圖15是圖11所示渦輪葉片的示意圖。圖1-5顯示了根據(jù)本發(fā)明的渦輪葉片1，其具有根部2、頸部3、平臺4和翼型5，其中所述翼型5具有外表面6和內(nèi)表面7。在這種情況下，所述渦輪葉片1由超級合金MarM247構(gòu)成，并通過定向凝固鑄造工藝提供。根部2與頸部3相連，而頸部3支撐著平臺4。
翼型5從平臺4伸出。在翼型5之內(nèi)，內(nèi)表面7限定了至少一個如圖4所示的冷卻通道8。在所述葉片1的所有外表面和內(nèi)表面上存在第一擴(kuò)散Cr涂層。其厚約5-25 μ m， 且包含15-30重量％ Cr。僅在所述葉片1的限定部分，即在所述頸部3、所述翼型5的外表面6和整個平臺 4上，在所述第一涂層之上提供第二 MCrAlY涂層。所述涂層的組成為30-70重量％ Ni,30-50重量％ Co、15_25重量％ Cr,5-15重
量％ Al和最多1重量％ Y。所述第二 MCrAlY涂層也可以具有以下組成10_40重量％ Cr、5_35重量％ Al、0_2 重量％ Υ、0_7重量％ Si,0-2重量％ Hf和余量主要為Ni和/或Co且所有其它元素添加物占總重的不到20重量％，優(yōu)選地20-40重量％ Cr、5-20重量％ Α1.0-1重量％ Υ、0_2重量％ Si,0-1重量％ Hf和余量主要為Ni和/或Co且所有其它元素添加物占總重的不到20重量％，更優(yōu)選地 25-40 重量％ Cr,5-15 重量％ Al,0-0. 8 重量％ Y,0-0. 5 重量％ Si,0-0. 4 重量％ Hf和余量主要為Ni和/或Co且所有其它元素添加物占總重的不到20重量％。所述葉片1的具有所述第二涂層的部分與不具有所述涂層的所述根部2之間的邊界由點劃線A表示。第三涂層覆蓋所述內(nèi)表面7上的所述第一涂層。所述第三涂層為Al改性的Cr涂層，其在外β層中的組成為15-30重量％ Al和5-15重量％ Cr。所述三種不同涂層在所述葉片1上的分布也顯示在圖5中。點線表示第一涂層， 虛線(短劃)表示第二涂層，而虛線(長劃)表示第三涂層。為了制造所述涂覆的渦輪葉片1，在第一步驟所述葉片1的所有外表面和內(nèi)表面都被通過化學(xué)氣相沉積擴(kuò)散涂覆上Cr。也可以在施加所述第一涂層之前使用本領(lǐng)域已知的掩蓋單元和技術(shù)掩蓋所述部件的某些部分，特別是過后將涂以MCrAlY涂層的部件。在這種情況下，所述部件的所述被掩蓋的部分將不會被涂以所述第一涂層。在第二步驟，MCrAlY作為第二涂層被通過高速氧燃料噴涂施加到所述頸部3、所述翼型5的外表面6和整個所述平臺4以覆蓋所述第一涂層。也可采用其它熱噴涂技術(shù)。 重要的是使用適合的掩蓋單元來防止偶然沉積(stray deposition)在所述葉片1的將要涂以第二涂層的部分上。最后，施加呈Al改性的Cr涂層形式的第三涂層。為此，Al被通過化學(xué)氣相沉積擴(kuò)散到所述翼型5的已經(jīng)滲鉻(第一涂層)的內(nèi)表面7中。這將產(chǎn)生具有期望組成的外β層。圖6-10顯示了另一根據(jù)本發(fā)明的渦輪葉片1，其同樣具有根部2、頸部3、平臺4和翼型5，其中所述翼型5具有外表面6和內(nèi)表面7。在這種情況下，所述渦輪葉片1由超級合金ΙΝ6203構(gòu)成，并通過傳統(tǒng)的鑄造工藝提供。在所述葉片1的所有外表面和內(nèi)表面上存在第一擴(kuò)散Cr涂層。其厚約5_25μπι， 且包含15-30重量％ Cr。在選擇的區(qū)域，即在所述翼型5的外表面和內(nèi)表面(6，7)以及整個平臺4上，在所述第一涂層之上提供第二涂層。所述第二涂層為Al改性的Cr涂層，其具有組成為15-30重量％ Al和5-15重量％ Cr的外β層。所述葉片1的具有所述第二涂層的部分與不具有所述第二涂層的根部3之間的邊界由點劃線B表示。含MCrAlY的第三涂層覆蓋所述頸部3上在線B與所述根部2之間的所述第一涂層，邊界用點劃線C表示。所述第三涂層具有以下組成30-70重量％ Ni、30-50重量％ Co、 15-25重量％ Cr,5-15重量％ Al和最多1重量％ Y。所述第三MCrAlY涂層也可以具有以下組成10_40重量％ Cr、5_35Al、0_2重量％ Y、0-7重量％ Si、0-2Hf，余量主要為Ni和/或Co且所有其它元素添加物占總重的不到20 重量％ ；優(yōu)選地20-40重量％ Cr.5-20A1.0-1重量％ Y、0_2重量％ Si、0_lHf，余量主要為 Ni和/或Co且所有其它元素添加物占總重的不到20重量％ ；更優(yōu)選地25-40重量％ Cr、 5-15Α1、0-0. 8重量％ Υ、0-0· 5重量％ Si,0-0. 4Hf，余量主要為Ni和/或Co且所有其它元素添加物占總重的不到20重量％。所述三種不同涂層在所述葉片1上的分布也顯示在圖10中。點線表示第一涂層， 虛線(長劃)表示第二涂層，而虛線(短劃)表示第三涂層。為了制造所述涂覆的渦輪葉片1，在第一步驟所述葉片1的所有外表面和內(nèi)表面都被通過包滲法擴(kuò)散涂覆上Cr。也可以在施加所述第一涂層之前使用本領(lǐng)域已知的掩蓋單元和技術(shù)掩蓋所述部件的某些部分，特別是過后將涂以MCrAlY涂層的部件。在這種情況下，所述部件的所述被掩蓋的部分將不會被涂以所述第一涂層。在第二步驟，通過將Al擴(kuò)散到已經(jīng)滲鉻(第一涂層)的所述翼型5的外表面和內(nèi)表面6，7以及整個所述平臺中，制備呈Al改性的Cr涂層形式的第二涂層。這將產(chǎn)生具有期望組成的外β層。最后，通過真空等離子體噴鍍向所述頸部3上的第一涂層施加作為第三涂層的 MCrAlY。重要的是使用適合的掩蓋單元來防止偶然沉積在所述葉片1的將要涂以第三涂層的部分上。圖11-15顯示了第三個根據(jù)本發(fā)明的渦輪葉片1，其具有根部2、頸部3、平臺4和翼型5，其中所述翼型5具有外表面6和內(nèi)表面7。在這種情況下，所述渦輪葉片1由超級合金CMSX4構(gòu)成，并通過定向凝固鑄造工藝提供。根部2與頸部3相連，而頸部3支撐著平臺4。翼型5從平臺4伸出。在翼型5之內(nèi)，內(nèi)表面7限定了至少一個如圖4所示的冷卻通道8。在所述根部2、所述頸部3和所述翼型5的內(nèi)表面7上提供第一擴(kuò)散Cr涂層。其厚約5-25 μ m,且包含15-30重量％ Cr。僅在所述葉片1的限定部分，即在所翼型5的外表面6和所述平臺4的頂面和側(cè)面上，提供第二 MCrAlY涂層。所述涂層的組成為30-70重量％ Ni,30-50重量％ Co、15-25 重量％ Cr,5-15重量％ Al和最多1重量％ Y。所述第二 MCrAlY涂層也可以具有以下組成之一 10_40重量％ Cr、5_35Al、0_2重量％ Y、0-7重量％ Si、0-2Hf，余量主要為Ni和/或Co且所有其它元素添加物占總重的不到20重量％ ；優(yōu)選地20-40重量％ Cr、5-20A1、0-1重量％ Y、0_2重量％ Si、0_lHf，余量主要為Ni和/或Co且所有其它元素添加物占總重的不到20重量更優(yōu)選地25-40重量％ Cr、5-15Al、0-0. 8重量％ Υ、0_0· 5重量％ Si,0-0. 4Hf，余量主要為Ni和/或Co且所有其
9它元素添加物占總重的不到20重量％。所述葉片1的具有所述第二涂層的部分與所述平臺4的不具有所述涂層的部分之間的邊界由點劃線D表示。第三涂層完全覆蓋所述第二涂層。其提供在所述翼型5的外表面7上以及所述平臺4的頂面和側(cè)面上。所述第三涂層包含Al，其是過滲鋁的。所述第二涂層在其外表面內(nèi)含15-30重量％ Al。所述三種不同涂層在所述葉片1上的分布也顯示在圖15中。點線表示第一涂層， 虛線(短劃)表示第二涂層，而虛線(長劃)表示第三涂層。為了制造所述涂覆的渦輪葉片1，在第一步驟所述葉片1的所述翼型5的內(nèi)表面 7、頸部3和根部2被通過化學(xué)氣相沉積擴(kuò)散涂覆上Cr。葉片1的其它部分通過適合的掩蓋單元加以保護(hù)以免被涂覆。在第二步驟，MCrAlY被作為第二涂層通過高速氧燃料噴涂施加到所述翼型5的外表面6和所述平臺4的頂面和/或側(cè)面上。也可采用其它熱噴涂技術(shù)。重要的是使用適合的掩蓋單元來防止偶然沉積在所述葉片1的將要涂以第二涂層的部分上。最后，在所述第二涂層之上施加第三涂層。為此，通過化學(xué)氣相沉積在所述翼型5 的外表面6上以及所述平臺4的頂面和/或側(cè)面上將Al過滲鋁。產(chǎn)生鋁含量為15-30重量％的第二表面外表面。應(yīng)當(dāng)注意，在所述兩個實施方案中，渦輪葉片1僅在選擇的區(qū)域具有所述第二和第三涂層，而葉片1的其余部分只涂有耐應(yīng)變的鉻擴(kuò)散涂層，且此涂層耐應(yīng)變能力不會因所述第二和第三涂層的施加而被降低。
權(quán)利要求
1.渦輪部件(1)，其具有根部(2)、頸部(3)、平臺(4)和翼型(5)，所述翼型(5)具有限定了從中穿過的冷卻通道(8)的外表面(6)和內(nèi)表面(7)，其中至少在所述頸部(3)上提供有第一涂層。
2.渦輪部件(1)，其具有根部(2)、頸部(3)、平臺(4)和翼型(5)，所述翼型(5)具有限定了從中穿過的冷卻通道(8)的外表面(6)和內(nèi)表面(7)，其中在所述頸部(3)上提供有第一涂層，在所述平臺(4)的底部上提供有第二涂層，所述第一和第二涂層具有不同的組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪部件(1)，其中在所述平臺(4)的下側(cè)提供有所述第一涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的渦輪部件(1)，其中在所述翼型(5)上提供有不同于所述第一涂層的第三涂層，特別是所述第三涂層不同于所述第一涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的渦輪部件(1)，其中所述第一、第二或第三涂層為包覆涂層，特別是MCrAlY層，滲鋁MCrAlY層，鋁化物或鋁化物和MCrAlY層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的渦輪部件(1)，其中在所述內(nèi)表面(7)上提供有第四涂層，特別是所述第四涂層為擴(kuò)散鋁化物、滲鉻層或滲鋁滲鉻層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的渦輪部件(1)，其中在所述根部(2)上提供有第五涂層，特別是所述第五涂層為擴(kuò)散鋁化物、滲鋁層、滲鉻層或滲鋁滲鉻層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪部件(1)，其中所述第五涂層不同于所述第四涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及在其不同部分具有不同類型涂層的渦輪部件。所述涂層的選擇應(yīng)使它們特別適合于使用期間在所述部件的所述部分上出現(xiàn)的熱和腐蝕條件。還記述了一種涂覆渦輪部件的方法。
文檔編號F01D5/28GK102174902SQ20111005657
公開日2011年9月7日 申請日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者M·懷特赫斯特, P·博克斯 申請人:西門子公司