[发明专利]修复涂层系统和方法

说明书

燃气涡轮发动机的涂布的部件包括限定表面的基材、沉积在所述基材的所述表面上的热障涂层、其中所述热障涂层已经从所述基材剥落的所述部件的区域、在所述热障涂层或其中所述热障涂层响应于所述部件初始暴露于所述燃气涡轮发动机的高操作温度时已经从所述基材剥落的所述部件的所述区域中的一个或多个上形成的环境污染物组合物的层、和至少在其中所述热障涂层已经从所述基材剥落的所述部件的所述区域上沉积的热障涂层(TBC)修复涂层。

优先权信息

本申请要求在2019年11月6日提交的美国临时专利申请序号62/931,643和在2020年2月24日提交的印度专利申请号202011007680的优先权。

技术领域

本文所述的主题涉及将修复涂层材料施用于表面以修复表面上的涂层(例如热障涂层)的系统。

背景技术

热障涂层通常用于在高温下操作或暴露于高温的制品中。例如，航空涡轮机和陆基涡轮机可以包括由热障涂层保护的一个或多个部件。在正常的操作条件下，涂布的部件可能容易受到各种类型的损害(包括腐蚀、氧化和来自环境污染物的侵蚀)的影响。

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收的污垢、灰烬和灰尘通常由这样的化合物组成。这些氧化物通常组合以形成包含混合的钙-镁-铝-硅-氧化物系统(Ca-Mg-Al-Si-O)的污染物组合物，所述系统在下文称为“CMAS”。在高涡轮机操作温度下，这些环境污染物可以粘附到热的热障涂层表面，并因此引起对热障涂层的损害。例如，CMAS可以形成在涡轮机的操作温度下为液体或熔化的组合物。熔化的CMAS组合物可以溶解热障涂层，或者可以通过渗透涂层中的孔、通道、裂纹或其它腔来填充其多孔结构。在冷却时，渗透的CMAS组合物固化并降低涂层应变耐受性，因此引发并传播可能引起涂层材料分层和剥落的裂纹。这可能进一步导致提供给零件或部件的下面金属基材的热保护部分或完全丧失。此外，热障涂层的剥落可能在金属基材中产生热点，导致过早的部件失效。过早的部件失效可能导致计划外的维护以及零件更换，导致性能降低，和增加的操作和维修成本。

然而，热障涂层的常规维护包括洗涤部件并将热障涂层材料重新施用到部件上。这样的操作需要发动机拆卸或发动机洗涤过程，使得可以将新的热障涂层施用到一个或多个部件的表面上。这样的拆卸过程引起发动机停机，导致在延长的时间段内不能使用。或者，用去垢剂和其它清洗剂冲洗发动机的内部部件可能给发动机引入其它不希望的问题。

因此，需要一种方法以延长热障涂层寿命，尤其是用于燃气涡轮发动机的热区段部件的持续操作，同时避免任何拆卸和/或清洁过程。

发明内容

根据一个实施方案，燃气涡轮发动机的涂布的部件包括限定表面的基材、沉积在所述基材的所述表面上的热障涂层、其中所述热障涂层已经从所述基材剥落的所述部件的区域、在所述热障涂层或其中所述热障涂层响应于所述部件初始暴露于所述燃气涡轮发动机的高操作温度时已经剥落的所述部件的所述区域中的一个或多个上形成的环境污染物组合物的层、和至少在其中所述热障涂层已经从所述基材剥落的所述部件的所述区域上沉积的热障涂层(TBC)修复涂层。

根据一个或多个实施方案，一种方法包括将涂布的部件的基材暴露于燃气涡轮发动机的高操作温度。将所述基材暴露于所述燃气涡轮发动机的所述高操作温度引起形成其中沉积在所述基材的所述表面上的热障涂层已经从所述基材剥落的所述部件的区域，并在所述热障涂层或其中所述热障涂层已经从所述基材剥落的所述部件的所述区域中的一个或多个上形成环境污染物组合物的层。至少在其中所述热障涂层已经从所述基材剥落的所述部件的所述区域上沉积热障涂层(TBC)修复涂层的层。