[发明专利]用于物品恢复或再生的方法以及恢复或再生的物品

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种恢复(restored)或再生(regenerated)的物品，特别是气体涡轮发动机的部件以及用于恢复或再生物品的方法。

背景技术

一直寻求气体涡轮发动机的较高操作温度来增加其效率。但是，在操作温度增加时，发动机部件的高温耐用性必须相应增加。虽然具有镍和钴基的超合金的配方已经实现了高温能力的显著优点，这种合金通常不足以单独形成定位在气体涡轮发动机的某些区段内的涡轮部件。常见的解决方法是将这些部件(例如涡轮叶片、翼片)热绝缘以便减小其操作温度。为此，热阻挡层施加在暴露于高表面温度下的涡轮部件的金属衬底上。

热阻挡层通常包括覆盖包括金属或金属合金的金属衬底的陶瓷层。多种陶瓷材料用作陶瓷层，例如化学(金属氧化物)稳定的氧化锆，例如氧化钇稳定的氧化锆、氧化钪稳定的氧化锆、氧化钙稳定的氧化锆、以及氧化镁稳定的氧化锆。热阻挡层的选择通常是氧化钇稳定的氧化锆陶瓷涂层，例如大约7％的钇以及大约93％的氧化锆。

为了增加陶瓷层与下面的金属衬底的粘接性能，并且为了防止其氧化，结合被覆层(bond coat)通常形成在金属衬底上，结合被覆层来自于例如MCrAlY(其中M可以是铁、钴和/或镍)的耐氧化覆盖合金涂层，或者来自于例如氧化铝(例如铝化镍和铝化铂)的耐氧化扩散涂层。根据所使用的结合被覆层，热阻挡涂层可以通过热喷涂技术或者通过物理气相沉积(PVD)技术施加在结合被覆层上。

在某些情况下，涡轮部件简单需要环境保护，不受到气体涡轮发动机的氧化氛围以及所存在的其它腐蚀性制剂的影响。在这种情况下，例如铝化铂、铝化镍或简单的氧化铝涂层的扩散涂层可以施加在金属衬底上。

虽然在热阻挡层以及用作环境保护的扩散涂层的耐用性的改进中已经取得了显著进步，这种涂层将通常需要在某些情况下去除和修复。例如，热阻挡层以及扩散层会受到多种类型的损坏，包括发动机吸入的物体、腐蚀、氧化以及环境侵害。

去除保护涂层会造成某些下面的金属衬底被去除。下面金属衬底被去除对于扩散层和扩散结合被覆层特别敏感，这是由于这些涂层/层扩散并延伸到金属衬底表面，形成扩散区域。同样，在气体涡轮发动机的操作过程中，扩散区域可以增加厚度，消耗更多的下面金属衬底。

重复的修复/重新涂覆的过程与随后材料损失相关。另外，部件区域在发动机操作过程中会由于腐蚀或环境侵害而损耗。由于现场维护和修复过程造成的材料损失会造成部件在最小壁厚以下，造成部件擦伤。

因此，本领域需要一种修复特别是那些包括翼面的涡轮部件的改进方法，以便通过减小下面衬底的损失来增加修复机会。

发明内容

所述的一种或多种需要通过提供恢复或再生部件的示例性实施例来满足。示例性方法包括提供包括第一材料的残留衬底；沉积覆盖残留衬底至少一部分的第二材料层；以及沉积周围涂层。第二材料的组分大致类似于第一材料。该层通过选自气相沉积、电离等离子体沉积、阴极电弧沉积、溅射及其组合的沉积过程来沉积。周围涂层通过选自气相沉积、阴极电弧沉积及其组合的过程来沉积。

示例性的方法包括提供包括第一材料的残留衬底；与预定最小壁厚相比，估计残留衬底的壁厚；沉积覆盖残留衬底至少一部分的第二材料层；通过选自气相沉积、电离等离子体沉积、阴极电弧沉积、溅射及其组合的沉积过程而将周围涂层沉积在主体上；将部件进行热处理过程，包括将部件暴露于大约1500和2300(大约816℃-大约1260℃)之间的温度长达大约2小时到大约24小时；并且通过表面处理过程处理被涂层主体的表面，使得被涂层主体的表面获得至少一个所需表面性能。第一材料选自包括金属、金属合金和金属超合金的组。第二材料的组分大致类似于第一材料。该层通过选自气相沉积、电离等离子体沉积、阴极电弧沉积、溅射及其组合的沉积过程来沉积。沉积层的厚度至少部分取决于估计的壁厚。

这里披露的示例性实施例提供一种恢复或再生的部件。物品包括主体，主体具有包括第一材料的残留衬底，以及包括覆盖残留材料的至少一部分的第二材料的层。第二材料的组分大致类似于第一材料。残留衬底和该层在其之间的界面处大致整体结合。该层包括由选自气相沉积、电离等离子体沉积、阴极电弧沉积、溅射及其组合的沉积过程来沉积。物品还包括主体上的周围涂层。周围涂层至少部分扩散到层内，形成扩散区域。周围涂层包括由选自气相沉积、电离等离子体沉积、阴极电弧沉积及其组合的沉积过程来沉积。

附图说明