[发明专利]多孔可磨损涂层及其施涂方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及可磨损涂层，更具体而言，本发明涉及施涂到基底上的多孔可磨损涂层。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，为了获得最大的发动机效率(和相对应的最大的电功率)，重要的是：轮叶以最小程度的过盈和以相对于可从膨胀工作流体获得的能量大小而言的最大可能的效率在涡轮机外壳或“护罩”内进行旋转。典型地，通过在护罩与轮叶末端之间保持最小的阈值余隙，可以实现最高的工作效率。保持最小的余隙可防止在轮叶末端上面发生不希望的“泄漏”，余隙增大会导致产生泄漏问题并且导致涡轮机总体效率显著降低。然而，应该意识到：如果轮叶末端在护罩的特定位置上发生摩擦，从而使得轮叶末端产生磨蚀，那么轮叶末端产生的磨蚀在其它位置处会增大轮叶末端与护罩之间的余隙，再一次导致产生不希望的“泄漏”。

以下事实使得对要在不明显损失效率的条件下保持足够余隙的需求变得更加困难，所述事实为：在涡轮机进行旋转时，特别是在较高的工作温度的影响作用下，作用在涡轮机部件上的离心力可能会致使轮叶沿向外方向朝向护罩产生膨胀。因此，重要的是在最高预期作业温度下在护罩与轮叶末端之间形成最小的有效运行余隙。

可磨损类型的涂层已被施涂到涡轮机护罩上，从而有助于在稳态温度条件下在护罩与轮叶末端之间形成最小即最优的运行余隙。特别是，涂层已被施涂到护罩面对轮叶的表面上，使用一种在使轮叶末端几乎不受到损伤或不受到损伤的情况下当轮叶在护罩内部高速转动时易于受到轮叶末端磨损的材料。起初，当燃气涡轮机停止且部件处于环境温度时，在轮叶末端与涂层之间存在余隙。之后，在正常工作过程中，由于旋转部件和固定部件中的离心力和温度发生变化，余隙减小，从而不可避免地致使轮叶末端产生至少一些径向伸长，从而导致轮叶末端接触护罩上的涂层并且磨掉一部分涂层以形成最小的运行余隙。利用可磨损涂层，余隙可减小，从而确保如果产生接触的话，那么牺牲部件是可磨损涂层，而不是轮叶末端。

虽然可磨损涂层是有效的余隙最小化措施，但是所希望的是总体上能够更好地耐受局部摩擦(即耐受涂层上的局部摩擦而不会产生涂层大片或大面积脱落)的涂层。这可通过增大涂层孔隙率而得以实现。当前，通过将聚合物组分包括在涂层中，在施涂涂层后烧掉所述聚合物组分而留出孔隙，进而获得涂层孔隙率。在可磨损涂层中产生孔隙率的一种更高效且有效的手段是所希望的。

发明内容

披露了一种多孔可磨损涂层，所述可磨损涂层包括至少一层可施涂到基底上的可磨损层，所述至少一层可磨损层包含经粗切削形成的粉末块体。

还披露了一种用于施涂多孔可磨损涂层的方法，所述方法包括以下步骤：选择包含经粗切削形成的粉末块体的经粗切削形成的可磨损粉末；将至少一层包含经粗切削形成的可磨损粉末的可磨损层施涂到基底上面；以及通过经粗切削形成的可磨损粉末在所述至少一层中产生孔隙率。

进一步披露了一种用于施涂多孔可磨损涂层的方法，所述方法包括以下步骤：选择包含经粗切削形成的粉末块体的经粗切削形成的可磨损粉末；将包含经粗切削形成的粉末的粘附可磨损层施涂到基底上面；将包含经粗切削形成的可磨损粉末的图案可磨损层施涂到粘附可磨损层上面；将图案可磨损层粘附到粘附可磨损层上面，通过经粗切削形成的可磨损粉末的粗糙度提高附着力；以及通过经粗切削形成的可磨损粉末块体在所述粘附层和所述图案层中产生孔隙率。

附图说明

下面，结合附图对本发明进行描述。在所述附图中使用相似的附图标号表示相似的元件，其中：

图1是多孔可磨损涂层的剖面示意图；

图2是图1中所示部分2的剖面示意图；

图3是施涂的多孔可磨损涂层的粘合剂层的剖面示意图；和

图4是施涂的多孔可磨损涂层的图案层的剖面示意图。

具体实施方式

参见图1，图中示出了一种多孔可磨损涂层10。涂层10被施涂到基底12如涂覆有环境阻挡层(EBC)的涡轮机护罩上呈至少一层。在一个示例性实施例中，涂层10被施涂形成一层粘附可磨损层13和一层图案可磨损层14。在下文中对一种用于施涂涂层10的方法进行描述，首先是对包括涂层10的粉末15(如图2所示)的选择。