[发明专利]多层热障涂层

说明书

技术领域

本发明涉及氧化钇基热障涂层及其避免钙-铝-镁硅酸盐(CMAS)侵蚀 的保护作用的技术领域。

技术背景

热障涂层会被周围环境的污染物不稳定化，大多数是被钙-铝-镁硅酸盐 (Ca-Mg-Al-SiO，也称为CMAS，其中S代表SiO而不是硫)不稳定化， 形成沉积物，该沉积物能够与氧化钇稳定的氧化锆反应，从而导致TBC剥落。 对于现有技术中认识到的相应机制的一般的描述，例如请参考US5660885的介 绍部分。近年来，在这一方面已经提出了多个解决方案。

US5560885-通过牺牲性表面层保护热障涂层：公开了一种以有效量置于 热障涂层上的牺牲性氧化物涂层，从而在热障涂层的工作温度下，通过升高污 染物组分的融化温度或粘度，氧化物层发生化学反应，被污染物组分消耗掉， 其中牺牲性涂层选自氧化铝，氧化镁，氧化铬，氧化钙，锆酸钙，氧化钪，二 氧化硅，氧化铝镁及其混合。

US5773141-被保护的热障涂层复合材料：公开了一种邻近热障涂层的外 表面的连续牺牲性氧化物层，其中该热障涂层是化学稳定的氧化锆，选自氧化 钇稳定氧化锆，氧化钪稳定氧化锆，氧化钙稳定氧化锆，和氧化镁稳定氧化锆， 其中牺牲性氧化物层约0.2-250微米厚，且牺牲性氧化物层不与氧化锆混合，所 述牺牲性涂层和污染物组分反应，从而避免污染物渗入热障涂层。

US5851678-具有非渗透性涂层的复合热障涂层：公开了一种邻近热障涂 层外表面的连续非渗透性阻挡层，其中该非渗透性阻挡层是致密的、非多孔的， 且该非渗透性阻挡层的厚度大约0.2-250微米厚，所述非渗透性阻挡层选自：氧 化钽，氧化钪，氧化铪，氧化铝镁，锆酸钙，碳化硅，碳化钽，碳化钛，碳化 钨，碳氧化硅，氮化硅，氮化锆，氮化钽，氮化硼，硅化铬，硅化钼，硅化钽， 硅化钛，硅化钨，硅化锆，银，金和它们的合金。

US5871820-用非渗透性阻挡层保护热障涂层：公开了一种保护TBC(热 障涂层)免受液体污染物的污染的非渗透性涂层，其中该非渗透性涂层选自金 属氧化物，金属碳化物，金属氮化物，金属硅化物和其混合物，其中金属氧化 物涂层选自氧化硅，氧化钽，氧化钪，氧化铪，氧化铝镁和其混合物；其中金 属碳化物涂层选自碳化硅，碳化钽，碳化钛，碳化钨，碳氧化硅和其混合物； 其中金属氮化物涂层选自氮化硅，氮化锆，氮化钽，氮化硼，和其混合物；其 中金属硅化物涂层选自硅化铬，硅化钼，硅化钽，硅化钛，硅化钨，硅化锆及 其混合物。

US5914189-具有多层涂层的被保护的热障涂层复合材料：公开了热障涂 层涂覆的零件，其至少有两个外部保护涂层降低熔融污染物低共熔混合物渗入 热障层中的开孔中。

US6261643-具有多层涂层的被保护的热障涂层复合材料：公开了一种体 系，其具有两个保护层，其通过在热障涂层上沉积非渗透性阻挡第一涂层或牺 牲性氧化物第一涂层、然后在第一涂层上沉积至少一层其它的第二保护涂层来 制备，该第二保护涂层是非润湿性的、牺牲性的或非渗透性的。

US6627323-抗沉积物的热障涂层及其涂覆方法：公开了“一种覆盖在热障 涂层上的保护性涂层系统，该保护性涂层系统包括内氧化铝层和外氧化铝层， 并有铂族金属层嵌入其之间”。

US6720038-形成抗沉积物的涂层的方法及该方法形成的涂层：公开了一 种通过PVD形成含有氧化钇稳定氧化锆和氧化铝的混合物的涂层的方法，该涂 层能够防止CMAS的渗入。

US6794059-多层热障涂层：公开了一种多孔非牺牲性表层涂层，用于防 护抵抗周围环境污染物。表层涂层的材料选自carts稳定的氧化锆(CSZ)，钙稳 定氧化锆(CaSZ)；氧化锆增韧氧化铝(ZTA)；包含两个或更多的化合物的复 合氧化物，其中化合物选自铝，钴，铬，铁，钛和镍的氧化物及其两种或两种 以上的混合物；表层涂层选自比热障涂层对周围环境污染物更具抵抗力的材料。

US7226668-包含反应性保护材料的热障涂层和制备方法：公开了一种多 层体系，其具有保护避免CMAS的侵蚀的外层，包括“(1)一种CMAS反应性 材料，最多为100％的量，并足够保护热障涂层至少部分地抵抗会沉积在暴露的 外表面上的CMAS，该CMAS反应性材料包括碱土金属的铝酸盐、碱土金属的 硅铝酸盐或其混合物，其中碱土金属选自钡，锶和其混合物；(2)可选地，一 种陶瓷热障涂层材料。