超級合金組件以及漿料組合物制造技術

提供用于對超級合金組件滲鋁(aluminising)的漿料組合物，其中該漿料包含有機粘結劑和包括鋁在內的固態成分。該漿料進一步包含鉿和釔。此外，還提供了包括鋁化物涂層的超級合金組件(1)。該涂層材料包括至少一層(3)，該層除了鋁之外還包含鉿和釔。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】超級合金組件以及漿料組合物本專利技術涉及一種用于對超級合金組件滲鋁(aluminisng)的漿料組合物，以及一種包括鋁化物涂層的超級合金組件。暴露于熱腐蝕性氣體的組件，例如暴露于熱腐蝕性燃氣的燃氣渦輪組件，通常由在高溫下可提供高強度的超級合金制成。這些超級合金特別是鎳基超級合金，鐵基超級合金和鈷基超級合金。雖然超級合金在直到1200°C或更高的溫度下具有高強度，但仍需要保護其免受氧化和/或腐蝕。這種保護通常通過形成氧化鋁的涂層例如所謂MCrAlY-覆蓋涂層來完成，其中M代表鐵(Fe)，鈷(Co)或鎳(Ni)，同時Y代表釔(Y)，鉿(Hf)或稀土元素。在覆蓋涂層的制備期間，鋁被氧化并形成牢固附著的氧化鋁鱗片(scale)，從而可以 保護組件免受氧化和腐蝕。例如可以從EP 0486489B1，EP0786017B1或EP1306456A1中獲知這些涂層。另一種形成耐腐蝕和/或氧化的氧化鋁鱗片的方法被稱之為漿料滲鋁。在漿料滲鋁工藝中，在組件的表面涂覆含鋁漿料。接著對組件熱處理從而導致鋁的熔化。熔化的鋁與組件材料進行反應并且形成具有氧化鋁鱗片的鋁化物(aluminide)涂層，保護組件免受氧化和/或腐蝕。除了鋁之外，漿料還可以含有硅從而形成鋁化物-硅化物涂層，其比單獨的鋁化物涂層具有更好的抗氧化性。通過漿料工藝形成鋁化物涂層和鋁化物-硅化物涂層在例如 US 5，547，770，US6, 080，246，EP I 820 875A2, US 2007/0298269A1 和 US 6, 126, 758中被披露。除此之外，由美國專利US 3，720, 537已知漿料技術可被用于在合金基體上進行涂覆。細分散的鈷-鋁合金，鎳-鋁合金和/或鐵-鋁合金與鉻-鋁合金混合。釔可作為合金被添加。本專利技術的目的是提供一種有利的用于對超級合金組件滲鋁的漿料組合物，其中的超級合金組件特別為鎳(Ni)基，鈷(Co)或鐵(Fe)基超級合金組件。本專利技術的另一目的是提供一種有利的包括鋁化物涂層的超級合金組件。第一目的通過如權利要求I所要求保護的用于對超級合金組件滲鋁的漿料組合物得到解決。第二目的通過如權利要求7所要求保護的包括鋁化物涂層的超級合金組件得到解決。從屬權利要求包含本專利技術的進一步改進。本專利技術的用于對超級合金組件滲鋁的漿料組合物包含有機粘結劑，即具有粘結劑鹽的溶劑例如水，以及固態成分。固態成分包括鋁。根據本專利技術，漿料組合物進一步包含鉿(Hf)和/或釔(Y)，特別是鉿和釔。鉿和/或釔可以以粉末形式、片狀、屑狀或類似形式加入到漿料的固態成分中，或以鹽的形式加入到有機粘結劑中。作為本專利技術漿料中使用的有機粘結劑，在本專利技術中特別使用鉻酸鹽和/或磷酸鹽有機粘結劑。已經發現向漿料中加入鉿和/或釔會改善對于氧化和腐蝕的保護，這種保護通過對具有本專利技術漿料的超級合金組件進行熱處理后而形成的鋁化物涂層來提供。有利的鉿含量最多為漿料重量的大約2. 5%，優選最多為漿料重量的大約1%。有利的釔含量最多為漿料重量的大約O. 1%，特別是最多為漿料重量的大約O. 05% (5ppm)。除了鋁，固態成分中可包括占固態成分總重量1%至40%的硅。與鉿和/或釔類似，通過形成鋁化物-硅化物涂層而不是單獨的鋁化物涂層，硅改善了具有涂覆后的超級合金組件的抗氧化和耐腐蝕性。在本專利技術漿料組合物的進一步改進中，該漿料包含最多為漿料重量5ppm的硫(S)含量。由于硫對超級合金材料具有腐蝕性，因此漿料中硫的存在會在具有漿料涂層的組件的熱處理過程中形成氧化鋁鱗片時削弱超級合金組件。通過盡可能的降低漿料中的硫含量，可以避免熱處理期間硫對組件的削弱。本專利技術的超級合金組件包括鋁化物涂層。該涂層材料包括至少一層，該層除了鋁之外還包括鉿和/或釔-特別是鉿和釔。已經發現除了鋁之外如果含有鉿和/或釔，鋁化物涂層的耐腐蝕性和/或抗氧化性可以得到改善。在本專利技術超級合金組件的特殊實施方式中，該涂層包括至少兩層，其中一層的涂 層材料包括鋁而沒有鉿和釔。另一層的涂層材料包括鉿和/或釔。在進一步的改進中，該涂層包括至少三層，其中兩層的涂層材料包括鋁而沒有鉿和釔。第三層的涂層材料除了鋁之外還包括鉿和/或釔。特別是該第三層可夾在沒有鉿和/或釔的兩層之間。應當指出，盡管在本專利技術的所述改進中存在具有鉿和/或釔的層和沒有鉿和/或釔的層，本專利技術并不限于存在沒有鉿和釔的層的情形。特別地，在本專利技術的上下文中，兩個層均可以含有鉿和/或釔，或者在三個層的情形中，兩個層或全部三個層可以含有鉿和/或釔。如果本專利技術的超級合金組件的涂層除了鋁之外還包括鉿，則鉿含量優選最多為該層組分重量的大約3%。這樣的層例如可以通過包含占漿料重量70%的粘結劑和最多1%的鉿的漿料來得到。如果該層除了鋁之外還包括釔，則釔含量優選最多為該層組分重量的大約0.17%。這樣的層可以通過使用包含占漿料重量最多70%的粘結劑和O. 05% (5ppm)的釔的漿料來得到。根據本專利技術進一步發展，該涂層材料包括至少一層。該至少一層的涂層材料除了鋁之外還包括硅。該層的硅含量可為該層組分重量的1%-40%。需要注意的是，所有含鋁層也可以含有娃。通過對本專利技術接下來的實施方式的說明以及結合附圖可以更清晰的了解本專利技術進一步的特點，性能和優點。圖I顯示了本專利技術組件的第一實施方式。圖2顯示了本專利技術組件的第二實施方式。圖3顯示了本專利技術組件的第三實施方式。在圖I中顯示了本專利技術超級合金組件的第一實施方式。圖中顯示了該組件的截面粗略示意圖，該組件可以是燃氣渦輪組件，例如渦輪葉片，或者高溫氣體流通路徑的襯板元件。附圖顯示了超級合金1，其上涂覆有涂層3。超級合金I可以特別是EP 1204776BLEP1306454B1,EP 1319729A1,W0 99/67435A1 或 WO 00/44949A1 中披露的超級合金中的一個。具體根據EP 1204776B1，超級合金I可以由鎳基超級合金制成，其組成包括以下元素，以重量百分比計11-13%鉻，3-5%鎢，O. 5-2. 5%鑰，3-5%鋁，3-5%鈦，3-7%鉭，0-12 % 鈷，0-1 % 鈮，0-2 % 鉿，0-1 %鋯，0-0. 05 %硼，0-0. 2 % 碳，1-5 % 錸，0-5 % 釕，其余為鎳和雜質。從EP 1306454B1中已知一種用于在高溫下保護組件抗腐蝕和抗氧化的保護性涂層，其由以下元素(詳細為重量百分比)構成0. 5-2%錸，15-21%鉻，9-11. 5%鋁，O. 05-0. 7%釔和/或至少一種由鈧和稀土構成的組中的等效金屬，0-1%釕，以及其余為鈷和/或鎳以及與生產相關的雜質。根據EP 1319729A1，超級合金I可以由鎳基超級合金制成，其組成包括以下元素，以重量百分比計9-10. 75%鉻，3-5%鎢，O. 5-2. 5%鑰，3-5%鋁，3-5%鈦，3-7%鉭，0-12%鈷，0-1 %鈮，0-2%鉿，0-1 %鋯，0-0. 05%硼，0-0. 2%碳，選自由錸、釕構成的組的 至少一種元素，其中使用1-5%錸和/或O. 1-5%釕，其余為鎳和雜質。鎳招合金涂層也可以通過Sermatech International公司下的品牌“SermaLoy. J ”和“ SermaLoy 1515 ”來提本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·M·沃克，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：
國別省市：