[其他]用于陆上和船用燃气轮机的涡轮叶片的改进

说明书

为制造用于陆上或船用燃气轮机的涡轮叶片的工艺，特别在设计成能够使用含杂质的燃料的涡轮机中，是一种薄陶瓷涂层，该薄陶瓷采层被涂覆到设计成能够在１１００－１５００°Ｆ（５９３～８１６３）温度范围内工作的叶片的至少一部分表面上。将１－４密耳（２５．４～１０１．６微米）厚的陶瓷徐层用于设计成能够在１１００－１５００°Ｆ（５９３～８１６℃）温度范围内工作叶片的至少一部分表面上。在陶瓷涂层期间，将叶片温度至少控制在１２００°Ｆ（６４９℃）。

本发明涉及陆上和船用燃气轮机，特别是涉及具有抗剥落和耐腐蚀陶瓷涂层的涡轮叶片。

船用和陆上燃气轮机经受同航空透平叶片不同类型的腐蚀，因为至少它们的一部分叶片在不同（低于航空透平叶片的工作温度）温度范围（从而也经受硫化物腐蚀和中间温度-1100到1500°F（即593℃至816℃-的腐蚀）内工作，并且经常在含有例如钒酸盐的廉价燃料中使用，该钒酸盐会在叶片上形成腐蚀性很强的熔融盐沉积物。

从前为使涡轮叶片腐蚀减至最小，批量地使用过各种涂层。这种涂层包括扩散涂层（也就是铝化铂）和表面涂层（也就是MCrAlY，此处的M是钴和镍一类的金属）。

此外，还试验过在涡轮叶片表面涂上热阻挡层。例如，美国专利4，321，310公开了一种涡轮叶片涂层，涂层厚度1～50密耳（即25.4～1270微米）。虽然这种涂层也需要耐腐蚀，但这种涂层需要相当的厚，因为这些涂层的首要作用是作为隔热层，以便在气流与被冷却的金属叶片之间形成温降。这种在镍基超耐热合金叶片上的热阻挡层，一般由致密的陶瓷外层、多孔陶瓷（因而是隔热的）中间层和MCrAlY结合层构成。虽然这种技术大有前途，但这种涂层引起了相当的困难，涂层中的裂纹导致陶瓷涂层的剥落，并且还吸附了对叶片金属表面有害的熔融盐一类的腐蚀性化合物。本发明的目的即为克服上述缺点，提供一种能抗剥落并大大减少叶片腐蚀的用于陆上或船用燃气轮机的涡轮叶片及其制造工艺。

因此，本发明属于一种为制造用于陆上或船用燃气轮机的涡轮叶片的工艺，上述叶片有部分设计成能够在1100-1500°F温度范围内（即593至816℃）工作，并设计成能够使用含杂质的燃料，其特征在于，将上述叶片温度加热到至少约1200°F（649℃），并且将1-4密耳（25.4～101.6微米）厚的陶瓷涂层，涂覆到设计成能够在1250（677℃）-1500°F（816℃）温度范围内工作的上述叶片的至少一部分上，借此，上述涂料抗剥落并极大地减少叶片的腐蚀。

本发明也包括为用于陆地或船用燃气轮机的涡轮叶片，该叶片翼面的至少一部分设计成能够在1100-1500°F（593～816℃）温度范围内工作，并且设计成能够使用含杂质的燃料，其特征在于，上述叶片在设计成能够在1100-1500°F（593～816℃）温度范围内工作的翼面的至少那一部分上，有1-4密耳（25.4～101.6微米）厚的陶瓷涂层，涂覆了上述陶瓷涂层，为的是在高达至少1200°F（649℃）温度仍然使其保持在压缩状态中。

现已发现，如果加热（至少约1200°F（649℃）温度）进行涂覆，极薄（1-4密耳）（25.4～101.6微米）的陶瓷涂层是相当抗剥落和耐腐蚀的。本发明涂层不作为热阻挡层，因为它的厚度不够，将不会造成相当大的温降。象热阻挡层一样，在叶片表面上可以首先涂覆结合层（最好是MCrAlY）。在MCrAlY外面涂覆多孔陶瓷，然后在最外层涂覆致密陶瓷。最好多孔陶瓷和致密陶瓷都是经氧化钇稳定化处理的氧化锆。应该注意，多孔部分是一个过渡区，造成热膨胀差，它很薄，几乎没有热绝缘性。已经发现，使涂层保持很薄和将陶瓷涂层涂覆到叶片的那部分的温度，控制在至少1200°F（649℃），对于生产长寿命的涂层都是至关重要的。

为了能更清楚地理解本发明，通过实例并参照附图，将叙述本发明简便的实施例，在附图中：

图1示出厚度放大了的涂层的叶片翼面部分的横截面;而

图2是表示涂层涂覆步骤的方框图。