[发明专利]经涂布的部件及在基材的表面上形成涂层体系的方法

说明书

本申请提供了一种经涂布的部件以及形成这样的涂层体系的方法。所述经涂布的部件包括基材，该基材具有其上有涂层体系的表面。涂层体系可包括在基材的表面上方的柱状热障涂层(TBC)，所述柱状TBC包括表面连接的空隙。柱状TBC层上方是中间层。中间层具有比柱状TBC的表面粗糙的与柱状TBC相对的表面。中间层上方是第二TBC。

技术领域

本公开涉及一种向柱状或致密的垂直开裂热障涂层上沉积热喷涂层的方法，如用于其上已事先沉积电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的涡轮发动机部件上，或用于修复其上已事先沉积电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的涡轮发动机部件。

背景技术

热障涂层(“TBC”)通常用于在高温下运行或暴露于高温下的制品中。例如，航空涡轮机和陆基涡轮机可包括由热障涂层保护的一个或多个部件。在正常的运行条件下，涂层部件可能易受各种类型损害的影响，所述损害包括侵蚀、氧化和来自环境污染物的攻击。

对于涡轮机部件，特别关注的环境污染物组合物是含有钙、镁、铝、硅的氧化物及其混合物的那些；例如，由燃气涡轮发动机吸入的灰尘、灰和粉尘通常由这样的化合物构成。这些氧化物经常结合以形成包含混合的钙-镁-铝-硅-氧化物体系(Ca-Mg-Al-Si-O)的污染物组合物，以下称为“CMAS”。在高涡轮机操作温度下，这些环境污染物可粘附至热的热障涂层表面，并且因此引起对热障涂层的损害。例如，CMAS可形成在涡轮机的操作温度下为液体或熔融的组合物。熔融的CMAS组合物可溶解热障涂层，或者可通过渗透涂层中的孔、通道、裂缝或其他空腔来填充其多孔结构。冷却后，渗透的CMAS组合物固化并降低涂层应变耐受性，因此引发且传播可引起涂层材料分层和剥落的裂缝。这还可导致对零件或部件的下层金属基材提供的热保护的部分或完全丧失。此外，热障涂层的剥落可在金属基材中产生热点，导致过早的部件失效。过早的部件失效可导致计划外维护和零件更换，导致降低的性能以及增加的操作和维护成本。

然而，TBC的日常维护包括清洗和向部件上重新施加TBC材料。这样的操作需要发动机拆卸或发动机清洗过程，以便可向一个或多个部件的表面上施加新的TBC。这样的拆卸过程会导致发动机停机时间，从而造成长时间的服务中断。或者，用洗涤剂和其他清洁剂冲洗发动机的内部部件可能向发动机引入其他不希望有的问题。

因此，需要改进的涂层体系，当在高温下操作或暴露于高温时，所述涂层体系对热障涂层提供免于环境污染物的不利效应的保护。具体地，需要改进的涂层体系和制备这种涂层的方法，所述涂层提供免于沉积CMAS的不利效应的保护。

发明内容

方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，或者可从该描述显而易见，或者可通过本发明的实施来了解。

一般地，提供了经涂布的部件。在一个实施方案中，经涂布的部件包括基材，所述基材具有其上有涂层体系的表面。涂层体系可包括在基材的表面上方的柱状热障涂层(TBC)，所述柱状TBC包括表面连接的空隙。柱状TBC层上方是中间层。中间层具有比柱状TBC的表面粗糙的与柱状TBC相对的表面。中间层上方是第二TBC。

本发明还提供了在基材的表面上形成涂层体系的方法。在一个实施方案中，在基材的表面上方形成柱状热障涂层，使得柱状TBC具有表面连接的空隙并具有有着第一表面粗糙度的表面。在柱状物上方形成空气等离子喷涂中间层，使得中间层具有与柱状TBC相对的表面，该表面具有比柱状TBC的第一表面粗糙度粗糙的第二表面粗糙度。任选地，可然后在APS中间层上方形成第二TBC。

本申请技术方案1涉及一种经涂布的部件，所述部件包含基材，所述基材具有其上有涂层体系的表面，其中所述涂层体系包含：

所述基材的所述表面上方的柱状热障涂层(TBC)，其中所述柱状TBC包括表面连接的空隙，并且其中所述柱状TBC具有与所述基材相对的表面；

所述柱状TBC层上方的中间层，其中所述中间层具有比所述柱状TBC的所述表面粗糙的与所述柱状TBC相对的表面；和