【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及新型多层浆液和涂层，这些多层浆液和涂层在各种基底(包括盘合金)上产生改善的ii型热腐蚀保护。
技术介绍
1、燃气涡轮发动机部件的表面在操作期间可能由于暴露于热气体和腐蚀环境而损坏。由于涡轮发动机部件具有高温机械特性和耐腐蚀性，因此它们通常由镍基(ni基)或钴基(co基)超级合金制成。燃气涡轮发动机中需要较高的操作温度以提高燃料效率并减少排放。响应于这些设计目标，已经改进了燃气涡轮发动机部件的超级合金组合物以提高它们的机械特性。具体地，已经增加了耐火元素的含量并且已经降低了铬(cr)的含量。然而，此类改动使得燃气涡轮发动机部件在热气体和腐蚀环境中更容易受到环境侵蚀的影响。
2、涡轮盘是燃气涡轮发动机的关键部件。涡轮盘通常占燃气涡轮发动机的总重量的20％。涡轮盘的主要功能是为涡轮叶片提供固定装置。盘和叶片的完整组件则能够将动力传递到风扇和压缩机部分。涡轮盘合金通常表现出足够的高温蠕变和疲劳特性。因此，涡轮盘合金在过去一直未涂覆涂层，并且在这种未涂覆涂层状态下，由于操作温度较低而能够提供足够的环境耐受性。
3、对更高燃料效率和发动机操作温度的需求不断增加已经导致开发出能够在1300℉或可能更高温度下操作的新的盘合金。然而，在1300℉或可能更高的温度下操作的缺点是新的盘合金材料变得易受ii型热腐蚀状况(将在下文解释)影响，因此需要保护性涂层以防止ii型热腐蚀侵蚀的发生、减少或消除ii型热腐蚀侵蚀。如本文和全文所用，“热腐蚀”被定义为由可直接沉积到金属部件上的熔融硫酸盐诱导的加速腐蚀侵蚀。此类熔融硫
4、如专利文献中所讨论的，金属涂层已经广泛用于涡轮部件中以提供i型和ii型热腐蚀保护。此类金属涂层是铬化物涂层；铂或硅改性铝化物涂层；或者是mcraly覆盖涂层(其中m是ni、co，或ni和co的组合)。作为示例，美国专利号6435830公开了一种用于在涡轮叶片的平台下区域上进行腐蚀保护的mcraly覆盖涂层；美国专利号9777583公开了一种施用到涡轮叶片的根部和枞树形叶根进行ii型热腐蚀保护的铂加铬涂层；美国专利号6126758公开了一种用于改善耐热腐蚀性的基于浆液的硅改性铝化物涂层。虽然这些金属涂层各自对i型热腐蚀侵蚀和ii型热腐蚀侵蚀都具有足够的耐受性，但这些涂层也具有缺点。这些金属涂层不能施用到盘合金上，原因有两方面。首先，上述金属涂层通常在高于约1500℉的温度下加工，或者需要高于约1500℉的涂覆后热处理。这种高涂覆工艺温度在盘合金上是不允许的，因为这将显著改变盘合金的微结构和特性。盘合金通常需要具有低于约1100℉至约1400℉的工艺温度的涂覆工艺。其次，在发动机操作期间，在金属涂层和盘合金之间将形成相互扩散区，该相互扩散区将显著缩短盘合金的疲劳寿命。因此，需要不与盘合金相互扩散的覆盖涂层体系。
5、为了解决这些缺陷，在专利文献中已经报道了具有较低工艺温度的各种覆盖涂层体系和工艺以保护盘合金免受ii型热腐蚀侵蚀。例如，美国专利号7754342公开了一种组合物，该组合物包含载液、有机硅粘结剂和选自耐火颗粒和非耐火颗粒的耐腐蚀颗粒。耐腐蚀颗粒为涂层提供关键的耐腐蚀性，而基于有机硅的材料在施用期间作为粘结剂并在固化后形成基体。在固化时，基于有机硅的粘结剂形成玻璃态硅酸盐基体，该玻璃态硅酸盐基体在烧制时可至少部分地转化成玻璃态陶瓷基体。因此，这种基于有机硅的粘结剂和固化后产生的所得玻璃态硅酸盐基体在操作温度下不是热稳定的，并且可进一步转化成其他玻璃态陶瓷基体相。这种相变通常伴随着基体相的体积变化，这使玻璃态陶瓷基体的粘附特性和粘结特性劣化。虽然期望较低的加工温度，但是在美国专利号7754342中公开的耐腐蚀涂层中有机硅粘结剂的使用和玻璃陶瓷基体的热稳定性在其用于长期ii型热腐蚀保护的性能方面是有问题的。
6、美国专利号7314674公开了一种耐腐蚀组合物，该耐腐蚀组合物包含形成玻璃态的含磷酸盐粘结剂组分和颗粒耐腐蚀组分。“形成玻璃的粘结剂组分”包括无机化合物或组合物，其在固化时形成无定形的玻璃态基体，颗粒组分中的颗粒嵌入其中、被包封在其中、被包围在其中或以其他方式粘附到其中。适用于美国专利号7314674的粘结剂组分通常包括磷酸盐粘结剂，含有或不含其他粘结剂材料。当操作环境具有高度腐蚀性时，磷酸盐陶瓷基体不具有足够的耐腐蚀性。
7、考虑到上述缺点，仍然需要在各种基底(包括盘合金)上耐ii型热腐蚀的改进的保护性覆盖涂层。
技术实现思路
1、在本专利技术的第一方面，一种用于产生用于基底的热腐蚀保护的多层涂层体系的水性浆液组合物，该水性浆液组合物包含：底涂层浆液，该底涂层浆液包含：包含第一基于硅酸盐的水性溶液的第一粘结剂，其中所述第一粘结剂基本上不含铬酸盐、磷酸盐、钠和钾；和掺入到所述第一粘结剂中的金属氧化物颗粒，所述金属氧化物颗粒包含氧化铝、氧化铬、氧化锆、含氧化锆的复合氧化物、二氧化铈和稀土氧化物中的至少一者；掺入到所述第一粘结剂中的金属颗粒，所述金属颗粒包含mcr或mcraly，其中m是ni或co，或ni和co的组合；顶涂层浆液，该顶涂层浆液包含：包含第二基于硅酸盐的水性溶液的第二粘结剂，其中所述第二粘结剂基本上不含铬酸盐、磷酸盐、钠和钾。
2、在本专利技术的第二方面，一种用于基底的热腐蚀保护的多层涂层体系，该多层涂层体系包括：基底；底涂层，所述底涂层包含：第一陶瓷基体，其特征为包含第一基于硅酸盐的基体，其中所述第一基于硅酸盐的基体基本上不含铬酸盐、磷酸盐、钠和钾；掺入到所述第一陶瓷基体中的金属氧化物颗粒，所述金属氧化物颗粒包含氧化铝、氧化铬、氧化锆、含氧化锆的复合氧化物、二氧化铈和稀土氧化物中的至少一者；掺入到所述第一陶瓷基体中的金属颗粒，所述金属颗粒包含mcr或mcraly，其中m是ni或co，或ni和co的组合；顶涂层，所述顶涂层包含：第二陶瓷基体，其特征为包含第二基于硅酸盐的基体，其中所述第二基于硅酸盐的基体基本上不含铬酸盐、磷酸盐、钠和钾。
3、本专利技术可包括本文所公开的各种组合和实施方案中的任一个方面。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于产生用于基底的热腐蚀保护的多层涂层体系的水性浆液组合物，所述水性浆液组合物包含：
2.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述第一基于硅酸盐的水性溶液和所述第二基于硅酸盐的水性溶液具有约9至约13范围内的pH。
3.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述第一基于硅酸盐的水性溶液和所述第二基于硅酸盐的水性溶液不包括含有机硅材料和含无定形二氧化硅材料。
4.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述第一基于硅酸盐的水性溶液包含硅酸锂。
5.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述金属颗粒具有粒度分布，其特征在于所述粒度分布的第50个百分位数具有介于约5微米至约8微米之间的直径，并且所述粒度分布的第90个百分位数具有小于约12微米至约16微米的直径。
6.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述金属氧化物颗粒具有粒度分布，其特征在于所述粒度分布的第50个百分位数具有介于约0.4微米至约4微米之间的直径，并且所述粒度分布的第90个百分位数具有小于约6微米至约8微米的直径。
7.一种用于
8.根据权利要求7所述的多层涂层体系，其中所述第一基于硅酸盐的基体和所述第二基于硅酸盐的基体在高达约1600℉下是热稳定的，并且另外，所述第一基于硅酸盐的基体和所述第二基于硅酸盐的基体对熔融硫酸盐诱导的II型热腐蚀具有化学耐受性。
9.根据权利要求7所述的多层涂层体系，其中所述第一基于硅酸盐的基体和所述第二基于硅酸盐的基体中的每一者为硅酸锂。
10.根据权利要求7所述的多层涂层体系，其中所述金属颗粒具有粒度分布，其特征在于所述粒度分布的第50个百分位数具有介于约5微米至约8微米之间的直径，并且所述粒度分布的第90个百分位数具有小于约12微米至约16微米的直径。
11.根据权利要求7所述的多层涂层体系，其中所述金属氧化物颗粒具有粒度分布，其特征在于所述粒度分布的第50个百分位数具有介于约0.4微米至约4微米之间的直径，并且所述粒度分布的第90个百分位数具有小于约6微米至约8微米的直径。
12.根据权利要求7所述的多层涂层体系，其中所述基底是超级合金基底。
13.根据权利要求7所述的多层涂层体系，所述多层涂层体系还表现出不存在与所述基底的相互扩散。
14.根据权利要求7所述的多层涂层体系，其中所述基底是盘合金。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于产生用于基底的热腐蚀保护的多层涂层体系的水性浆液组合物，所述水性浆液组合物包含：
2.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述第一基于硅酸盐的水性溶液和所述第二基于硅酸盐的水性溶液具有约9至约13范围内的ph。
3.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述第一基于硅酸盐的水性溶液和所述第二基于硅酸盐的水性溶液不包括含有机硅材料和含无定形二氧化硅材料。
4.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述第一基于硅酸盐的水性溶液包含硅酸锂。
5.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述金属颗粒具有粒度分布，其特征在于所述粒度分布的第50个百分位数具有介于约5微米至约8微米之间的直径，并且所述粒度分布的第90个百分位数具有小于约12微米至约16微米的直径。
6.根据权利要求1所述的水性浆液组合物，其中所述金属氧化物颗粒具有粒度分布，其特征在于所述粒度分布的第50个百分位数具有介于约0.4微米至约4微米之间的直径，并且所述粒度分布的第90个百分位数具有小于约6微米至约8微米的直径。
7.一种用于基底的热腐蚀保护的多层涂层体系，所述多层涂层体系包括：
8.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤志宏，D·G·科普兰德，M·W·珀帕尔，
申请(专利权)人：普莱克斯ST技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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