[发明专利]由生料制备耐应变涂层的方法

说明书

本申请与2006年3月22日提交的转让给与本申请相同受让人的美国专利申请US11/386424有关。

技术领域

本发明涉及制备耐应变涂层的方法，以及由此生成的制品。特别是涉及制备具有“生坯”态的耐应变涂层的方法，以及由此生成的制品。此外，本发明还涉及制备具有生坯态的耐应变涂层的方法，以及由此制得的制品，其中所述涂层可被用作热障涂层。

背景技术

金属在暴露于较高温度(即大于或等于约700℃)和特别是处于氧化环境中时，会氧化、腐蚀和变脆。诸如这些具有温度和氧化环境的环境可能会产生于气涡轮机如用于发电应用的气涡轮机中。在发电技术领域，已知热障涂层(TBC)在施加于金属涡轮机部件上时可以降低高温、氧化环境对金属部件的影响。

热障涂层一般包括至少两个组成部分，即金属粘结层和陶瓷层。金属粘结层可以包含防氧化和/或防腐蚀的物质，例如但不限于铝和铬中的至少一种。例如金属粘结层可以包含铬、铝、钇或它们的组合，如MCrAlY，其中M为镍、钴或铁(在Hecht的美国专利US4,034,142和Gupta等人的美国专利US4,585,481中记述了一些涂层材料)。金属粘结层可以通过热喷涂技术施加(Gupta等人记述了通过等离子喷涂施加的含硅和铪颗粒的涂层材料)。

另外，在金属粘结涂层上可施加热障涂层的陶瓷层。施加方法包括但不限于如空气等离子喷涂(APS)或电子束物理气相沉积(EB-PVD)等已知方法。

“生坯”态，按其在本申请中的定义，是指不管已经施加的组分和层的数目如何，涂层的化学组成/性能都是″未完成的″或未经最终处理以达到具有期望化学组成/性能的最终期望形式，还需要随后的激活处理来达到期望化学组成/性能的状态。随后的激活处理旨在实现所得涂层的最终期望性能。随后处理在此定义为包括″完成″所述涂层所需的更进一步的步骤。

所有具有生坯态的涂层在此未完工或“生坯”态下都易损坏。处于生坯态时，这些涂层可能不具有与其处于最终状态时相同的性能。这些性能包括涂层的光学和/或机械和/或化学和/或热性能。正是此弱点使得涂层被当涂层处于其最终状态时通常并不会影响涂层的条件改变，有时甚至是永久地改变。如果试图使用表现生坯态的材料施加TBC，则将不能获得最终期望的性能。

获得耐应变TBC的传统涂覆方法可能非常昂贵和/或难于实现。通过EB-PVD法制备的涂层会产生一种非常耐应变的结构，但该方法非常昂贵且特别是对于具有很大或独特几何形状的元件来说可能是不切实际的。此外，具有耐应变性的涂层需要或者就地或者在最终加工之后进行改性，两者都非常昂贵和困难。另外，已知的获得耐应变TBC的涂覆方法不能满足处理生坯涂层产生耐应变性的需要。

因此，存在对金属涡轮机零件和其它能受益于TBC的存在的结构上施加耐应变TBC的方法的需要。此外，也存在对提供一种通过处理生坯涂层在涂层中分离产生耐应变性来获得耐应变TBC的涂覆方法的需要。

发明内容

一种涂覆基材的方法，如本发明所具体表现的，包括将涂层置于基材上，其中所述涂层表现第一耐应变性；对涂层进行处理以将涂层的耐应变性提高到第二耐应变性。第二耐应变性比第一耐应变性更耐应变。另外，所述处理步骤包括机械处理、化学处理、热处理及其组合中的至少一种。

通过以下详细说明可以例示上述和其它特点。

具体实施方式

本文公开了由表现生坯态或非最终状态的第一涂层材料制备耐应变涂层的方法。术语生坯是指材料在例如通过热、机械方法和/或化学方法进行处理之前的状态。对于生料来说常用的一种热处理是烧结，但并不仅限于此。

如本发明所具体实施的，由表现生坯态的材料所获得的涂层可以是以下任何涂层，但并不仅限于这些涂层：溶胶-凝胶、浆料和膏体。由表现生坯态的材料形成涂层的方法包括但不限于悬浮法、刷涂法、浸涂、喷涂和沉积法。如本发明所具体实施的，电镀法是另外一种由表现生坯态的材料形成涂层的方法。

所述喷涂可以包括大多数传统的喷涂方法，例如但不限于热喷涂、APS、VPS、LPPS、HVOF、火焰喷涂、电弧丝喷涂、爆炸喷涂和冷喷涂法。此外，所述沉积方法，如本发明所具体实施的，可以包括物理气相沉积、以及蒸镀、溅射和脉冲激光沉积法。

此外，如本发明所具体实施的，所述沉积还可包括化学气相沉积(CVD)。化学气相沉积，如本发明所具体实施的，可以包括原子层、气溶胶辅助、热丝辅助、微波等离子辅助化学气相沉积。