[发明专利]具有烧绿石相的双层热防护层系统

说明书

本发明涉及根据权利要求1的含烧绿石的层体系。

这样的层体系具有包括基于镍或钴的金属合金的基材。这样的产品特别用作燃气轮机的组件，特别是用作燃气轮机桨叶或者隔热板。该部件暴露于腐蚀性的燃烧气体的热气流。因此，它们必须能经受高热负荷状态。此外，要求这些部件是耐氧化和耐腐蚀的。特别是对于移动部件，例如燃气轮机叶片，还有静态部件，还存在机械要求。其中有部件暴露于热气体的燃气轮机的功率和效率随工作温度升高而增加。为了实现高效率和高功率，用陶瓷材料涂覆特别是暴露于高温的那些燃气轮机部件。这些陶瓷材料用作热气流和金属基材之间的绝热层。

通过涂覆，金属基底受到保护以免遭腐蚀性的热气流损害。在这里，现代的部件通常包含分别实现特定功能的多个涂料。因此，该体系是多层系统。

燃气轮机的功率和效率随工作温度上升而增加，因此总是试图通过改善涂层系统来提高燃气轮机的性能。

EP 0 944 746 B1公开了烧绿石作为绝热层的用途。但是，用作绝热层的材料不仅要求良好的绝热性能，而且要求对基材良好的粘附性。

EP0992603A1公开了氧化钆和氧化锆的绝热层体系，其据称并不含烧绿石型结构。

因此，本发明的一个主题是提供具有良好的绝热性能和良好的对基材粘附性因而具有整个层体系的长使用期限的层体系。

本发明基于如下发现：为了实现长使用期限，整个体系必须作为整体考虑，而不应当作为单层或者彼此分开的某些层分开考虑，和相对彼此进行分别优化。

该目的是通过本发明的层体系实现的，其包括

基材(4)，

金属粘附层(7)，其由NiCoCrAlX合金构成，

在金属粘附层(7)上的陶瓷内层(10)，特别是经稳定化的氧化锆层，特别是钇稳定化的氧化锆层，

其中

在陶瓷内层(10)上存在陶瓷外层(13)，该陶瓷外层(13)含至少80重量％、特别是100重量％的烧绿石相Gd₂Zr₂O₇，其中内层(10)的层厚为内层(10)和外层(13)的总层厚的10％至50％。

从属权利要求描述了进一步的有益的措施，其可以以任何期望的方式组合。

附图说明

图1示出了本发明的层体系。

图2示出了一片高温合金，

图3示出了涡轮机叶片的透视图，

图4示出了燃烧室的透视图，

图5示出了燃气轮机。

图1示出了本发明的层体系1。

层体系1包括金属基材4，特别对于处于高温下的部件，其由基于镍或钴的高温合金构成(图2)。

直接在基材4上，优选存在特别是NiCoCrAlX类型的金属粘附层7，所述金属粘附层7优选由下列组成：

(11-13)重量％钴，特别是12重量％Co，

(20-22)重量％铬，特别是21重量％Cr，

(10.5-11.5)重量％铝，特别是11重量％Al，

(0.3-0.5)重量％钇，特别是0.4重量％Y，

(1.5-2.5)重量％铼和特别是2.0重量％Re，

和余量的镍，

或者，优选由下列组成：

(24-26)重量％钴，特别是25重量％Co，

(16-18)重量％铬，特别是17重量％Cr，

(9.5-10.5)重量％铝，特别是10重量％Al，

(0.3-0.5)重量％钇，特别是0.4重量％Y，

(1.0-2.0)重量％铼和特别是1.5重量％Re，

和余量的镍，

或者，优选由下列组成：

29重量％-31重量％镍，特别是30重量％镍，

27重量％-29重量％铬，特别是28重量％铬，

7重量％-9重量％铝，特别是8重量％铝，

0.5重量％-0.7重量％钇，特别是0.6重量％钇，

0.6重量％-0.8重量％硅，特别是0.7重量％硅，和

余量的钴，

或者，优选由下列组成：

27重量％-29重量％镍，特别是28重量％镍，

23重量％-25重量％铬，特别是24重量％铬，

9重量％-11重量％铝，特别是10重量％铝，

0.3重量％-0.7重量％钇，特别是0.6重量％钇，和

余量的钴。

在施加进一步的陶瓷层之前，优选已经在该金属粘附层7上存在氧化铝层，或者在运行期间形成这样的氧化铝层(TGO)。