[发明专利]涂覆的涡轮部件以及涂覆涡轮部件的方法

说明书

本发明涉及涡轮部件以及涂覆涡轮部件的方法。

燃气涡轮部件工作在会损害使用中的部件的高度侵蚀性环境中。所 述环境损害可能在热燃烧气体环境中以各种形式发生，如颗粒腐蚀、不 同类型的腐蚀和氧化、以及这些损害模式的复杂组合。环境损害的速度 可以通过使用保护层来降低。

例如众所周知铬能提供对所谓的I型和II型热腐蚀的出色防护。在这 点上，通过铬和铝向合金基材中的扩散生成的扩散涂层已经被用于提供 此防护很长时间了。MCrAlY包覆涂层(其中M为Ni或Co或两者的组合) 已经被作为扩散涂层的替代应用于较高温度来防止氧化。已知扩散的铬 独自就能提供对较低温度的II型热腐蚀的出色防护，而且能耐应变。

最新的发展表明在部件的不同部分上提供不同类型的涂层是有利 的。涂层的选择应使它们特别适合于使用期间在所述部件的所述部分上 出现的热和腐蚀条件。

US6,296,447B1公开了一种具有随部位而定的防护涂层的燃气涡轮 部件。所述部件为具有根部、颈部、平台和从所述平台伸出的翼型的涡 轮叶片，其中所述翼型具有限定了从中穿过的冷却通道的外表面和内表 面。第一涂层提供在所述平台的至少一部分上，第二涂层提供在翼型的 外表面上，而第三涂层提供在翼型的内表面上。第一涂层的组成与第二 涂层不同，第二涂层的组成与第三涂层不同。

但是，仍能观察到各种类型的环境损害，往往使得在工作暴露 (service exposure)之后必须过早替换或修理部件。因此存在对特别是燃 气涡轮部件如涡轮叶片和轮叶的改进的保护方法的需要。

因此本发明的目的在于提供具有提高的耐热和耐腐蚀性的涡轮部 件，和提供涂覆涡轮部件的方法。

本发明的第一方面提供一种具有根部、颈部、平台和翼型的涡轮部 件，所述翼型具有限定了从中穿过的冷却通道的外表面和内表面，其中 在所述根部上至少提供有第一涂层。

根据一个实施方案，在所述颈部上可以提供有第二涂层。在这种情 况下，所述第一涂层的组成应当与所述第二涂层不同。

此外，可以还在所述翼型的外表面上和在所述平台的至少一部分上 提供所述第二涂层，以及另外在所述翼型的内表面上提供第三涂层。在 这种情况下所述第一、第二和第三涂层具有不同的组成。

所述第一涂层可以包含能通过已知方法如包渗法(pack cementation)或化学气相沉积(CVD)扩散到部件中的Cr。

实验表明如果所述第一涂层为5-25μm厚的层和/或含15-30重量％的 Cr则可以获得良好的防护性能。

所述第二涂层可以包含MCrAlY，其中M可以为Co或Ni或两者的组 合。所述涂层中还可包含更进一步的元素如Re、Si、Hf和/或Y。所述涂 层的一种优选组成为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。

可以应用不同的热喷涂技术如真空等离子喷涂(VPS)、低压等离子 体喷涂(LPPS)、高速氧燃料喷涂(HVOF)、冷气喷涂(CGS)或电镀。

所述第二涂层可以进一步具有以下组成之一：

30重量％Ni、28重量％Cr、8重量％Al、0.6重量％Y、0.7重量％Si、 Co余量；

28重量％Ni、24重量％Cr、10重量％Al、0.6重量％Y和Co余量；

23重量％Cr、10重量％Co、12重量％Al、0.6重量％Y、3.0重量％Re、 Ni余量；

21重量％Cr、12重量％Co、11重量％Al、0.4重量％Y和2.0重量％Re， Ni余量；

17重量％Cr、25重量％Co、10重量％Al、0.4重量％Y和1.5重量％Re， Ni余量。

所述第三涂层可以包含Cr和Al。优选地所述涂层为Al改性的Cr涂 层，其可以通过应用已知方法如CVD和ATP将Al扩散到渗铬表面中来提 供。据发现外β层中的第三涂层的组成为15-30重量％Al和5-15重量％Cr 显示出出色的防护性能。

或者，可以在所述翼型的内表面和外表面上以及在所述平台的至少 一部分上提供第二涂层，且可在所述颈部上提供第三涂层。在这种情况 下，所述第一、第二和第三涂层的组成不同。