[发明专利]制备具有保护涂层的多层元件的方法

说明书

本发明涉及制备在具有通道的多层元件上的防腐蚀涂层的方法。

为了提高金属合金部件经受由气体混合物引起的化学苛刻条件的耐热化学性，一种解决方式包括在暴露的表面上沉积保护涂层，从而在最好的情况下获得抗腐蚀屏障，或至少对腐蚀现象有阻碍作用。

在组装后具有复杂结构的部件的情况下，其具有小尺寸和各种几何形状的通道并且可能具有高曲折程度和难以接近的区域，用于施涂这些保护涂层的常规技术不能获得在整个结构上的均一和均匀沉积。

所以必须使用其它方案，例如在组装构成复杂部件的元件之前制备保护涂层。但是在这种情况下，保护涂层必须选择性地沉积到待保护的表面上，且不会改变待组装表面的最终形式，从而不会干扰随后的组装步骤。

目前能施加选择性沉积的解决方案包括对在涂层沉积步骤期间不是必须涂覆的表面进行掩蔽或蚀刻。因为保护涂层的沉积是在高温下进行(即600-1100℃)，所以这些掩蔽必须能耐受这些高温。

在这些解决方案中，采用机械掩蔽或在油漆或清漆的帮助下掩蔽。

关于机械掩蔽，此技术的缺点在于一方面，在设备的生产中，在小尺寸复杂表面情况下的机械掩蔽是困难和昂贵的，另一方面存在局部不存在涂层(与掩蔽设备的定位不准确性或设备本身的几何形状有关)或局部过量涂覆(对于组装是有损害的)。

关于在高温油漆或清漆的帮助下进行掩蔽，此技术的主要难点仍然是对于小尺寸复杂表面的困难的选择性施涂，在其施涂中的任何不准确性可能导致局部缺少涂层(优先腐蚀位置)或局部过量涂覆(对于组装步骤是有损害的)。

因此，一个要解决的问题是提供改进的涂覆在多层结构内引入的通道的方法。

本发明的一个解决方案是一种制备含有多层结构的元件的方法，其中所述多层含有在其上表面上的主要通道，所述方法包括以下的接连步骤：

(a)在各层的下表面上制备次级通道2，每个次级通道2要面对在此结构内的相邻较下层的主要通道1，

(b)沉积涂层，所述涂层抵抗在500-1000℃温度下的氧化和在所述层的所有下表面和上表面上抵抗腐蚀，

(c)将待组装的表面进行砂磨或机械清洁，和

(d)经由各层的叠置进行组装，使得较上层的下表面的每个次级通道2面对相邻较下层的主要通道1并且对准相邻较下层的主要通道1的中心，

每个次要通道2的宽度大于在此结构中其面对的主要通道1的宽度。

术语“对准…的中心”理解为表示以小于0.15mm的误差对准中心处。

术语“次要通道”理解为表示位于在表面上具有主要通道的那些层的对面上的额外通道。

本发明方法可以避免在具有复杂结构的区域中、即在通道中进行掩蔽，这种掩蔽是难以进行的且可能导致涂层或待组装表面的污染。

应当注意的是，次要通道的目的是在涂层的沉积和各层的组装之后提供对通道整个表面的完全和均匀的保护，且不会局部缺少涂层，局部缺少涂层可能产生优先腐蚀位置。

当考虑沿着长度方向切出长方形时，通道将优选具有半圆形横截面，并且相对的通道将优选具有一半长方形的横截面。

在本发明中，涂层可以通过从金属(Ni₂Al₃)粉末、稀释剂(Al₂O₃)粉末和活化剂粉末(例如NH₄F，NH₄Cl，CrCl₃)的混合物进行低活性镀铝来包埋渗透而形成。

在这种情况下，此方法可以在组装步骤的下游包括以下步骤：

(i)在真空下或在Ar下将包埋在粉末混合物中的元件在950-1000℃的温度下加热8-10小时的步骤。此方法使得可以直接形成所需的NiAl涂层。

另一个可能性是选择通过从含有Al金属粉末、稀释剂(Al₂O₃)粉末和活化剂粉末(例如NH₄F，NH₄Cl，CrCl₃)的混合物进行高活性镀铝来包埋渗透而形成涂层。

在这种情况下，此方法可以在组装步骤的下游包括以下步骤：

(i)将包埋在粉末混合物中的元件在600℃的温度加热8-10小时的第一个步骤，从而形成第一个NiAl₃层；和

(ii)将来自步骤(i)的元件在1000-1100℃的温度下退火4-8小时的第二个步骤，从而将(脆性)NiAl₃层转化成NiAl(所需的涂层)。