[发明专利]用于形成粘合涂层的基于浆料的方法及通过该方法形成的制品

说明书

本文公开了用于在硅基衬底(14)上形成烧结粘合涂层(64)的方法和由该方法形成的制品(50)。该方法包括：在硅基衬底(14)上涂覆粘合涂层浆料，干燥硅基衬底上的粘合涂层浆料，形成干粘合涂层(44)，以及在氧化气氛中烧结该干粘合涂层(44)，在硅基衬底(14)上形成烧结粘合涂层(64)。粘合涂层浆料包含粘合涂层流体载体中的粘合涂层修补材料。制品(50)包含硅基衬底(14)、在硅基衬底(14)上形成的烧结粘合涂层(64)以及在烧结粘合涂层(64)上形成的烧结环境屏障涂层(EBC)(66)。烧结粘合涂层(64)包含硅基相和硅基相的氧化物。

技术领域

本公开一般涉及使用粘合涂层浆料在硅基衬底上形成粘合涂层(bond coat)的方法和具有所形成的粘合涂层的制品。更具体地，本公开涉及用于产生或修补硅基衬底上的粘合涂层的基于浆料的方法和具有通过所述基于浆料的方法形成的粘合涂层的制品。

背景技术

硅基材料用于燃气涡轮发动机的高温部件，例如，翼型件(例如，叶片、轮叶)、燃烧室衬套和护罩。硅基材料可包含硅基单片陶瓷材料、金属间材料和复合材料。硅基陶瓷复合材料(CMC，ceramic matrix composite)可包含增强含硅基底相的含硅纤维。

尽管硅基材料表现出所需的高温特性，但是此种材料在燃烧环境中会遭受快速凹陷(recession)。例如，硅基材料在高温暴露于反应物质(reactive species)(如水蒸气)时易于挥发。在此种情况下，涂层用于保护硅基材料。这种保护涂层(例如，环境屏障涂层(EBC，environmental barrier coating))通过抑制水的进入及随后形成挥发性产物例如氢氧化硅(例如，Si(OH)₄)，防止硅基材料在腐蚀性含水环境中降解。因此，EBC增强了包含硅基材料的硅基衬底的高温环境稳定性。EBC的其他期望性质包括：与硅基衬底的热膨胀相容性、氧化剂的低渗透率、低导热性和与热生长的硅基氧化物的化学相容性。

通常，粘合涂层设置于硅基衬底和EBC之间以促进良好的粘合并且用作衬底氧化的屏障。通过使用不形成气态氧化产物(例如，CO₂、CO、N₂)的粘合涂层组合物，粘合涂层还可有助于延长硅基衬底/EBC系统的使用寿命。粘合涂层的一些期望性质包括：不存在连通孔隙率(interconnected porosity)、低固有透氧率(intrinsic oxygen permeability)和与衬底(substrate)的热膨胀系数相容性。硅和硅基合金通常用作粘合涂层。通常，使用热喷涂(例如，空气等离子喷涂)或化学气相沉积(CVD，chemical vapor deposition)方法来涂覆粘合涂层。

操作期间，如果EBC和/或粘合涂层经历局部剥落或针孔缺陷，那么下面的衬底可能因水蒸气引起的挥发和随后的表面凹陷而遭受材料损失。如果放任不管，这种材料损失可能会降低部件的承载能力，扰乱气流，甚至发展为贯穿厚度的孔(through-thicknesshole)。这可能进一步导致燃烧气体的渗入或高压冷却空气的泄漏，并且不利地影响机器的操作效率和耐久性。因此需要一种局部产生和修补粘合涂层和/或EBC的方法。

发明内容

一个方面，本文公开了一种在硅基衬底上形成烧结粘合涂层的方法。该方法包括：在硅基衬底上涂覆粘合涂层浆料，对硅基衬底上的粘合涂层浆料进行干燥，形成干粘合涂层，在氧化气氛中对干粘合涂层进行烧结，在硅基衬底上形成烧结粘合涂层。粘合涂层浆料包含粘合涂层流体载体中的粘合涂层修补材料。粘合涂层修补材料包含硅基粉末、粘合涂层粘合剂和粘合涂层烧结助剂。硅基粉末具有多个中值粒径(median particle size)小于1μm的小颗粒。

另一方面，本文公开了一种制品。该制品包含硅基衬底、在硅基衬底上形成的烧结粘合涂层和在烧结粘合涂层上形成的烧结环境屏障涂层(EBC)。烧结粘合涂层包含硅基相和硅基相的氧化物。硅基相的氧化物包含连通网络。烧结粘合涂层的孔隙率小于20％(以体积计)。

附图说明