[发明专利]用于制造由陶瓷材料制成的多孔耐磨涂层的方法

说明书

本发明涉及一种制造多孔耐磨涂层的方法，包括用由玻璃或热固性聚合物制成的中空珠和浆料填充模具的步骤，以及涉及烧结热处理以获得包括孔隙(14)的陶瓷材料层(12)的步骤，用于烧结陶瓷件的原料混合物的最高烧结温度或者高于中空玻璃珠(16B)的熔化温度，使得在烧结热处理结束时中空玻璃珠(16B)已经熔化，或者高于中空热固性聚合物珠(16B)的分解温度，使得在烧结热处理结束时，中空热固性聚合物珠(16B)已经分解。

技术领域

本发明涉及多孔陶瓷涂层，特别是涡轮发动机部件的耐磨涂层及其制造工艺。

背景技术

涡轮发动机的许多部件，以及涡轮喷气发动机喷管的部件，现在都具有涂层。“涂层”是指基本连续的材料层，该层介于其覆盖的部件和流经涡轮发动机或喷管的流体之间。涂层可包括与其覆盖的部件的材料不同的材料。涂层也可以分成一起覆盖该部件的几个子组成部分。

在许多旋转机械中，现在已知为定子环提供与转子叶片顶部相对的耐磨轨道。这些轨道用所谓的“耐磨”材料制成，当它们与旋转叶片接触时，这些材料比后者更容易磨损。这确保了在转子和定子之间的最小间隙，提高了旋转机械的性能，而没有在叶片与定子摩擦时损坏叶片的风险。相反，这种摩擦会侵蚀耐磨轨道，这可能自动地调节定子环的直径尽可能地接近转子。因此，这些耐磨轨道通常用于涡轮发动机压气机。

另一方面，在这些涡轮发动机的涡轮中，尤其是在极端物理化学和热条件占优势的高压涡轮中，它们的使用更为罕见。

事实上，来自燃烧室的废气在极高的温度和压力水平下进入高压涡轮，这导致常规耐磨轨道的过早磨损。

因此，为了保护涡轮的定子环，通常优选的是为其提供热障型涂层，对涂层有效地耐磨来说其材料和太大的高密度保护该环免受侵蚀和腐蚀。

然而，很自然地理解的是，在这种情况下，在与定子接触时，不再确保叶片的完整性，这就需要在转子和定子之间提供更大的间隙，并且因此增加叶片顶部的泄漏速率，从而降低涡轮的性能。

此外，由于与叶片的点摩擦以及废气的热量，涂层可能受损，并且对定子提供较少的保护。

通过热喷涂粉末而获得的涂层是已知的，所述涂层包括由铝硅合金制成的金属部分和由树脂制成的有机部分，所述树脂例如为聚酯树脂。

这些涂层的缺点是，在压气机运行过程中，铝容易自燃，从而爆燃的现象。这些现象可导致涡轮发动机中耐磨涂层和周围部件的加速磨损。

为了降低爆燃的风险，涡轮发动机包括相对复杂的冷却系统，这增加了生产成本和/或使这种涡轮发动机的装配相对复杂。

耐磨陶瓷涂层也是众所周知的，通过在陶瓷材料中加入孔隙度，使这些陶瓷涂层变得耐磨。

通常通过热喷涂陶瓷粉末和聚合物(例如聚酯或聚酰胺)的混合物获得了这些陶瓷涂层。然后通过热解分解该聚合物以形成多孔陶瓷涂层。

然而，这些涂层的总孔隙度通常被限制在按体积计约30％，这限制了它们被转子叶片侵蚀的能力。

也可期望形成多孔耐磨涂层板，这些涂层板随后附接到定子。并不通过热喷涂获得这些板，并且它们的孔隙度相对很低。

因此需要防爆且具有相对高孔隙度的耐磨涡轮发动机涂层，并不通过热喷涂获得这些涂层。

发明内容

本发明的目的是弥补这些缺点的至少一些，并解决至少部分或全部的这些需求。

为此，本发明涉及一种用于制造多孔耐磨陶瓷涂层的工艺，所述多孔耐磨陶瓷涂层包括具有孔隙的陶瓷材料层，所述工艺包括以下步骤：

-用中空玻璃或热固性聚合物珠至少局部地填充模具；

-用浆料填充模具；