[发明专利]具有改进的涂层系统的物件及其形成方法

说明书

提供一种用于将涂层形成在翼型件(12)的表面(13)上的方法，其中翼型件(12)具有前缘(22)、后缘(24)、压力侧(26)，以及吸入侧(28)。该方法可包括将铂族金属层(30)沿着后缘(24)的至少一部分形成在翼型件(12)的表面(13)上，以及将铝化物涂层(34)形成在前缘(22)、后缘(24)、压力侧(26)以及吸入侧(28)的翼型件(12)的表面(13)之上。前缘(22)可大致没有任何铂族金属。该方法还可包括在形成铝化物涂层(34)之前，将粘结涂层(32)沿着前缘(22)形成在翼型件(12)的表面(13)上，以及在形成铝化物涂层(34)之后，将热障涂层(36)形成在粘结涂层(32)之上。一种方法还大体上提供用于修复翼型件(12)的表面(13)上的涂层。

技术领域

本发明大体上涉及物件上的保护涂层，并且更具体而言，涉及具有翼型件的飞行器燃气涡轮构件上的铝化物和铂族金属铝化物涂层。

背景技术

在飞行器燃气涡轮(喷气)发动机中，空气抽吸到发动机的前部中，由轴安装的压缩机压缩，并且与燃料混合。混合物燃烧，并且所得的热燃烧气体穿过安装在相同轴上的涡轮。气体流通过接触涡轮叶片的翼型件部分来使涡轮转动，这使轴转动并且将功率提供至压缩机。热排出气体从发动机的后部流动，向前驱动其和飞行器。

涡轮气体越热，喷气发动机的操作越有效。因此，存在升高涡轮操作温度的动机。然而，涡轮气体的最高温度通常由用于制作涡轮的涡轮导叶和涡轮叶片的材料限制。在当前发动机中，涡轮导叶和叶片由可在高达大约1900°F到2100°F的温度下操作的镍基或钴基超级合金制成。

许多途径用于提高涡轮叶片和导叶的翼型件的操作温度限制和操作寿命。改进材料本身的成分和处理。物件可形成为定向的单晶，以利用在某些结晶方向上观察到的优异的特性。使用物理冷却技术。例如，内部冷却通道可设在构件内，并且较冷的空气在发动机操作期间被迫穿过通道。

在另一途径中，保护层施加于涡轮叶片或涡轮导叶构件的翼型件，其用作基底。铝化物和铝化铂层在当前已知的扩散保护层之中。保护层保护基底免受来自热的、高度腐蚀性的燃烧气体的环境损坏。该保护层(不具有上置的陶瓷层)在中温应用中为有用的。对于较高温度应用，陶瓷热障涂层可施加成置于保护层上面，以形成热障涂层(TBC)系统。陶瓷热障涂层将构件与排出气体隔离，容许排出气体比将另外在基底的特别材料和制作过程的情况下可能的更热。

即使利用这些保护技术，但仍存在克服延长涡轮叶片构件的操作工作温度和操作寿命的问题。例如，观察到翼型件的一些部分由于低循环疲劳而过早失效，其中翼型件的该部分在升高的温度下经受重复的、相对大的应变循环。存在对克服此类问题，同时保持可用保护技术的益处的途径的需要。

发明内容

本发明的目的和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可从描述为明显的，或者可通过本发明的实践学习。

一种方法大体上提供用于将涂层形成在具有前缘、后缘、压力侧以及吸入侧的翼型件的表面上。在一个实施例中，该方法包括将铂族金属层沿着后缘的至少一部分形成在翼型件的表面上，以及将铝化物涂层形成在前缘、后缘、压力侧以及吸入侧的翼型件的表面之上。例如，前缘可大致没有任何铂族金属。

在一个特定实施例中，将铂族金属层沿着后缘形成在翼型件的表面上可经由掩蔽前缘、压力侧的至少一部分以及吸入侧的至少一部分以限定掩蔽的区域并且使后缘的至少一部分限定未掩蔽的区域；使未掩蔽区域利用铂族金属电镀；并且此后，除去掩蔽部以使置于掩蔽的区域下面的表面大致没有铂族金属来完成。

在一个实施例中，该方法还可包括在形成铝化物涂层之前，将粘结涂层沿着前缘形成在翼型件的表面上，使得粘结涂层仅在没有铂的区域中形成在翼型件的表面上。该方法还可包括在某些实施例中，在形成铝化物涂层之后，将热障涂层形成在粘结涂层之上。