[发明专利]NiCoCrAlY合金、粉末和层体系

说明书

金属粘合涂层Ni16+/‑1％Co15+/‑1％Cr8+/‑0.5％Al2+/‑0.2％Ta0.5+/‑0.1％Y：Sicoat 2496形成钛进入金属粘合涂层的融合屏障使得基底不会被钛消耗。

本发明涉及NiCoCrAlY合金、使用该合金的粉末和层体系。

由于现代燃气轮机运行中涉及的高温，来自Ni基或Co基材料的钛(Ti)扩散到NiCoCrAlY的粘合涂层并且形成尖晶石。这些尖晶石随后导致粘合涂层的抗蠕变性降低，从而增加失效的可能性。

在较旧的机器的情况下，运行温度不那么高，并且由钛尖晶石引起的涂层失效的问题不那么普遍。但是在相对较新的机器的情况下，为了追求实现更高的效率，运行温度越来越高，并且这个问题可能变得更加普遍。

因此，本发明的目的是克服上述问题。

该问题通过根据权利要求1的合金、根据权利要求2的粉末和根据权利要求3的层体系来解决。

在从属权利要求中列出了进一步的有利的特征，这些特征可以任意地彼此组合以产生进一步的优点。

优选建议使用双层粘合涂层体系而不是单个粘合涂层，其中顶层由常用的金属涂层材料制成，而底层由新开发的涂层材料制成，该新开发的涂层材料富含镍(Ni)并且具有减少量的钴(Co)，因为钴(Co)通过使γ'态不稳定而促进尖晶石的形成。

新开发的第一层NiCoCrAlY合金涂层包括γ和γ'体系，其中γ'态具有低于25原子％的(Al、Ta)，但是具有非常高的γ/γ'转变温度。

钛(Ti)将被捕获，因为形成Ni₃Ti的自由能比形成Ni₃Al的自由能更负，并且其将优选形成。因此，钛(Ti)无法扩散到上面的粘合涂层以形成尖晶石。

合金或新的第一层涂层的组成是(以重量％计)：

16.0％+/-10％Co

15.0％+/-10％Cr

8.0％+/-10％Al

2.0％+/-10％Ta

0.5％+/-10％Y

基体镍(Ni)。

+/-10％须被视为相对的，例如2％+/-10％意指1.8％至2.2％。

本发明的一个步骤是在粘合涂层中添加另一金属层，形成双层粘合涂层体系。本发明预期使得涡轮机的效率提高，因为在钛(Ti)引起涂层失效的可能性更小的情况下叶片将能够承受更高的温度。

附图示出了层体系1。

层体系1包括：至少基底4；至少一个金属粘合涂层7′、7″；和最外部的陶瓷层10。

金属基底4优选为基于镍或钴的超级合金，所述超级合金用于涡轮机部件特别是涡轮机叶片，尤其特别地用于燃气涡轮机。

金属粘合涂层7′直接存在于该金属基底4上，所述金属粘合涂层7′针对金属基底和用于优选使用的最外部陶瓷层10的粘合涂层起抗氧化性和耐腐蚀性的作用。

该金属粘合涂层7′优选为NiCoCrAlY合金，并且也可以是由本发明的合金制成的单个层。

在本发明的另一个实施方案中，存在双层金属NiCoCrAlY层7′、7″，其中下面的根据本发明的合金的金属层7′和顶部的另外的但不同的NiCoCrAlY合金7″。

对于顶层7″，优选使用如下另外的涂层(以重量％计)：

Ni-(24-26)Co-(11-14)Cr-(10-12)Al-(0.1-0.5)Y，