7FA+e1段可磨蚀涂层及其制备方法

专利名称：7FA+e1段可磨蚀涂层及其制备方法
技术领域：
本发明是2002年12月17日提交的、序列号为10/320,480的一个共有申请的部分后续申请，该申请公开的全部内容结合在此处作为参考。
本发明涉及高温可磨蚀涂层以及这种涂层的制备方法。特别地，本发明提供带有图案的高温可磨蚀涂层，即，用于不带叶尖(bucket tipping)的1段护罩的、具有特定图案的涂层。通常，为了磨蚀高温可磨蚀涂层，特别是陶瓷可磨蚀涂层，需要使用在升高的温度具有强度特性的材料来加固叶尖。在这种情况下，通常通过例如热喷涂方法、直接书写技术、PVD或CVD方法，以夹带的粗砂或精细涂层的形式涂覆诸如立方氮化硼、碳化硅或类似的材料。
背景技术：
使用容易磨蚀的物质在旋转部件和固定部件之间形成密封是众所周知的，其中运动部件磨掉可磨蚀材料的一部分，形成具有非常严格的容限的密封。可磨蚀密封的一个重要应用是在气轮机中，其中转子包括很多叶片，这些叶片安装在一根在护罩内旋转的轴上。通过使叶尖和罩内壁之间的间隔最小化，可能减少气体通过叶尖的泄漏，从而使气轮机效率最大化。可以通过在气轮机护罩的内表面涂覆可磨蚀材料减少泄漏，这样叶片的旋转以及与内表面的接触导致可磨蚀物质的磨损，在可磨蚀涂层上形成槽。当气轮机叶片旋转时，由于离心效应而膨胀，并在正常操作过程罩吸收/保持热量。转子和内罩的膨胀速率不同，导致叶尖与可磨蚀材料接触，在涂层内刻上精确限定的槽，但不与护罩本身接触。以这种方式为气轮机提供一种泄漏最小、基本上符合惯例的密封。
典型地，高温可磨蚀涂层包括一种连续多孔陶瓷涂层，如，氧化钇稳定的二氧化锆，将其直接用于护罩。叶尖也用磨蚀砂砾，例如立方氮化硼(cBN)来涂覆/加固。该系统的缺点在于在预期的高温下cBN寿命短，以及该叶尖过程的复杂性。参见，例如，美国专利号6,194,086和5,997,248。
美国专利6,251,526B1描述了一种“成型”可磨蚀陶瓷涂层系统，其中将一种多孔陶瓷涂层沉积在具有成型表面的基质上，如，铜焊在基质表面上的网或者金属栅格(参见图1)，从而形成一种带有固定栅格图案的可磨蚀成型表面。该成型表面可以制成美国专利6,251,526B1中描述的不同形式。该方法的缺点是，栅格必须直接铜焊在基质表面上，在成形过程中可能对护罩造成永久性的损坏。
因此，尽管最近在高温可磨蚀涂层方面有了很大的进展，仍旧需要一种不需要叶尖并且不必使用具有潜在破坏性的方法来成型(如，铜焊一种栅格结构)的可磨蚀涂层系统。
发明概述现在已经发现，可以提供一种不需要叶尖(blade tipping)的可磨蚀涂层系统，其中基质表面的成型不会导致破坏或者也不会危及基质结构的整体性。在一个方面，本发明使用在下文作详细描述的直接书写技术。在另一个方面，本发明提供一种在基质上生产成型可磨蚀涂层的方法，包括在没有栅格存在的情况下，将一种可磨蚀的陶瓷或金属涂层组合物通过一个掩模热喷涂(如空气等离子体喷涂)到基质上。
值得注意的是，本发明不使用结合或铜焊在基质上的栅格或网。因此，不会发生有可能损坏基质的可磨蚀涂层的成形。本发明用于很多陆用以及航空或船用气轮机部件，也可用于修理需要检修的气轮机部件。
在又一方面，提供一种用于在基质上生产成型可磨蚀涂层的新方法，包括将使用一种可通过机器人操作的底部狭窄的等离子枪将一种可磨蚀陶瓷涂层组合物热喷涂(例如等离子喷涂)到基质上，形成想要的图案。
在另一方面，提供了一种在基质上生产成型的可磨蚀涂层的改进方法，包括通过使用掩模将一种成型的金属结合层热喷涂(如空气等离子喷涂或HVOF喷涂)到基质上，或者使用一种底部狭窄的等离子枪，将该金属结合层喷涂到基质上，这种成型的金属结合层具有如MCrAlY的组成，其中M可以是Ni、NiCo或Fe；接着，通过将一种符合所述结合层成型图案的陶瓷顶层进行等离子喷涂，形成一种成型的可磨蚀表面。
再一方面，本发明提供一种在基质上生产成型可磨蚀涂层的方法，其中通过使用直接书写技术将所述成型可磨蚀陶瓷或金属涂层组合物直接用于基质上。
通过本发明上述方法所生产的成型涂层本身，形成了本发明的又一个方面。
本发明特别适合用于1段(“S1”)气轮机罩(如F级的S1罩)的高温(≥1700°F)可磨蚀涂层系统。该涂层系统具有在操作温度≥1700°F下寿命长(可达24000小时)的优点，桨叶/叶片磨损基本为零或很小，不需要桨叶/叶片的尖部。这导致基本上降低了通过叶尖的热气泄漏，整体上提高了气轮机效率。
在又一个方面，本发明包括用于气轮机罩时栅格涂层的实验性设计参数，特别是此处所述的具有V形或菱形栅格形状的涂层。本发明还包括涂覆具有不同几何外形的成形可磨蚀涂层的方法中优选操作条件的范围，以及用于形成使用不同形状栅格图案特别是V形或菱形图案的方法步骤的顺序。
本发明在涉及7FA+e 1段气轮机罩的应用中特别有用。在该应用中，将一种氧化钇稳定的二氧化锆(YSZ)涂层以具有约40密耳(0.040英寸)高的峰的V形或菱形图案的形式用于1段护罩的表面。如上所述，该可磨蚀的栅格图案用于通过减小叶尖和护罩内壁之间的间隔来减少通过叶尖的的空气流，从而提高总的气轮机性能。根据本发明，使用这样的栅格图案也使YSZ涂层通过未加固的气轮机叶尖与成形的栅格图案接触而磨损，从而使对叶片本身有害的叶尖磨损降到最低。
过去，一种用于在高温下减小叶尖缝隙的已知技术将一种聚酯浸渍的铝化镍平滑涂层用于金属基质。该方法的缺点是在用于1段护罩时，在高于1650华氏度的温度下，它不能到达必须的预期氧化寿命(如24000小时)。因此，这样的现有技术中的涂层用于7FA+e1段气轮机罩时不那么有效。相反，本发明设计成可以经受7FA+e气轮机1段部分遇到的较高的操作温度，使涂层寿命可达24000小时，而护罩结构或功能上的整体性没有显著的劣化。
在上下文的7FA+e 1段气轮机罩中，通常通过将Sutzer-MetcoXPT-395粉末(GT56)等离子喷涂而将YSZ涂层涂在护罩上。公称的涂层从护罩前缘之后约0.43″开始，到后缘之前约1.60″结束。在一个实施方案中，该涂层作为V形或菱形图案来喷涂，该菱形约0.28″长，0.28″宽(对角线约0.41″)，该菱形的方向使得其对角线分别与护罩的侧边垂直合和平行。可以在最初的图案形成之前或之后涂覆一种约0.005″厚的边沿涂层(flash coating)，来提供额外的强度，并使图案单元结合在一起。在这个特殊的实施方案中，菱形图案的峰约0.040″高。
如下文所述，根据本发明的成型可磨蚀涂层可以在有或者没有金属结合层的情况下涂覆。通常，喷涂的护罩与抛光涂覆的护罩相比，在某种程度上可以达到更好的键合强度。因此，本发明试图使用经涂覆的护罩，该护罩的某些区域可以保持在与喷涂类似的状态下，这些没有被可磨蚀涂层覆盖的区域被抛光或机器加工。


图1(a)表示一种典型的涂覆于金属基质表面的多孔TBC，一种金属栅格铜焊在基质表面；图1(b)描述了一种表现出轻度磨损的叶尖(摩擦试验在1830°F进行)。在这个试验中，叶片没有用可磨蚀涂层涂覆；图2表示根据本发明的实验性成型可磨蚀陶瓷涂层；图3a表示本发明一种成型的陶瓷可磨蚀涂层，该涂层是通过一个带有90°V形图案的金属掩模等离子喷涂沉积而成的。图3A涉及一个在1500°F以及770英尺每秒的叶尖速度下经过摩擦试验的第一样品。在样品的中间可以清楚地看到摩擦槽；图3b表示根据本发明的一个近似菱形的成型陶瓷可磨蚀涂层，是先通过一个90°V形金属掩模等离子喷涂，再通过将掩模旋转180°，在第一个图案上喷上第二个90°V形图案而沉积的；图4表示本发明一个成型的陶瓷可磨蚀涂层，是通过底部狭窄的等离子枪(如，Praxair Model 2700等离子枪)沉积的；图5表示根据本发明使用的成型条纹的例子(如，直菱形，仿菱形，V形，砖形以及蜂窝形)；图6a-d表示带有本发明具有V形以及方菱形的成型陶瓷可磨蚀涂层以及没有经过涂层加强的试验叶片的经摩擦试验的样品；图7表示几种已知的叶尖结构；图8表示经1000个循环之后，可磨蚀涂层或TBC没有可视退化的使本发明具体化的样品之一；图9表示根据本发明用于形成带图案的可磨蚀涂层的工艺顺序，依次列出从涂层形成直到最后热处理的各步骤顺序；图10表示根据本发明用于产生可磨蚀涂层的菱形图案的示例性的制作方法，包括形成的栅格图案的各部分的相对尺寸；图11描述了根据本发明一个典型的带图案涂层从横截面拍照的显微照片，表示多层部件和栅格片段的相对实验尺寸；以及图12描述了根据本发明用于金属护罩的限定了带花纹可磨蚀涂层的隆起的机械剪切强度，在这种情况下，是V形或菱形图案。
发明详述参照附图，图1(a)表示一个涂覆于带有金属栅格4的金属基质表面的典型的多孔热屏蔽涂层(“TBC”)2。图1(b)描述了在1830°F下进行摩擦试验之后一个表现出极小磨损的叶尖6。
图2表示本发明一个成型可磨蚀陶瓷涂层8，其中将该成型可磨蚀涂层涂覆在基质10上，而没有对金属基质的表面结构造成破坏性的改变。如图所示的可磨蚀涂层之下的涂层12可以是金属结合层(如MCrAlY)，或者另一种陶瓷层(如YSZ)，或者锶钡硅铝酸盐(BSAS)。当叶片14从涂层8上通过时，峰被磨掉，使叶片和基质之间的缝隙最小，以确保泄漏最少。
图3(a)描述了本发明的一种方法，其中使用掩模20，用热喷涂方法(如空气等离子喷涂)将成型涂层16涂覆于基质18上，例如一种金属结合层或另一种陶瓷层(如YSZ或BSAS 24)。如箭头26所示，等离子炬22从掩模20上移过，在结合层24上形成了成型涂层16。由掩模产生的的V形用28表示。
或者，如图3b所描述的菱形可磨蚀涂层可以通过两步喷涂法生成，即，首先从一个90°V形金属掩模进行第一次等离子喷涂，再将掩模旋转180°，在第一层上喷上第二个90°V形图案。
图4描述了本发明一种可选择的方法，其中使用底部狭窄的等离子枪34，通过等离子喷涂将成型涂层30涂覆于基质32上，例如一种金属结合层或另一种陶瓷层(如YSZ或BSAS)。可以使用热喷涂机器人来操纵等离子枪形成成型的图案。可用于此目的的等离子枪的例子之一是Praxair 2700。
成型的可磨蚀涂层也可以是氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)多孔陶瓷涂层条纹36的形式，例如，在热屏蔽涂层的情况下是Suler MetcoXPT395，即以7wt％的氧化钇稳定的氧化锆(含有约12-15wt％的聚酯，可以在沉积之后烧掉(氧化)以形成更加多孔的涂层)，或者在用于Si基陶瓷基质组份(CMC)部件的隔绝环境涂层的情况下，是钡锶硅铝酸盐(BSAS)(含有12-20wt％的聚酯来控制孔结构)。
涂层条纹的图案也可以根据磨蚀性和热气体密封性来进行优化。例如，图案可以是直的或者近似的/弯曲的菱形，或者V形的形式(参见标记28)。例子在图5中给出，(从左至右)包括直菱形，近似菱形，V形，砖形以及蜂窝状。
图6a描述了根据本发明一种带有成型陶瓷可磨蚀涂层38的经摩擦试验的样品，该样品沿着两个试验叶片40，42设置。通常，为了不摩擦叶尖，条纹的角不应当在旋转的方向上与方形叶尖形成连续的线。从叶尖的任何一点相对于滑行线的角度大于60度是不允许的。图6b和6c表示本发明带有V形和方菱形的陶瓷可磨蚀涂层的经摩擦试验的样品，以及未经任何可磨蚀涂层加强的经试验的叶片。
图7表示几种已知的叶尖结构。平尖46包括一个从叶片上固定面积流动泄漏的平尖。“方”尖48具有凹槽50的形状，可以增加面积，延迟产生能够限制流动、减少热传递的背压的流动。带有轨道52的有罩叶片以类似的方式限制流动。
优选地，根据本发明的条纹应当在流动方向上形成封闭路径，目的在于减小叶尖和护罩之间的缝隙。由于可磨蚀涂层不是一个连续的层，并能够减小缝隙，它在中间隆起内形成。隆起的尖可以减小缝隙，同时可被磨蚀。然而，该隆起易于阻塞空气从叶尖/桨尖上的流动。因此，隆起连接在一起的图案目的在于阻塞空气流。于是，优选的隆起图案是满足下列条件的减少空气从叶尖/桨尖上的流动；在主芯中沿着叶尖/桨尖之间的外部流动通道壁流动的压力损失最小；最好的可磨蚀性，即，不带尖端加强时具有最小的叶尖/桨尖磨损；以及隆起壁面最好的小角抗腐蚀性。
隆起图案由叶尖处隆起的高度，隆起的宽度以及靠近基质的基底，以及隆起形成的单元的尺寸所限定。
如上所述，本发明还提供一种在基质上生产成型的可磨蚀涂层的方法，该方法通过将可磨蚀陶瓷和/或金属涂层组合物直接涂覆在基质上，而不需要结合任何铜焊在基质表面的网或者金属栅格。用于在任何表面上凸版照相和制作的直接书写或传递物质图案的方法有多种。典型地，可以使用笔式计量器，如OhmCraft或Sciperio所制造的。用这种装置涂覆的可磨蚀图案可以通过连接在具有所需图案的CAD/CAM上的计算机来控制。可以将粉末配制为与牙膏(通常称为“流动泥浆”或“墨水”)具有类似的粘稠性，接着在室温下涂覆到基质上。如现有技术中所知，图案随后在升高的温度下烧结(如，熔炉处理或者用激光或电子束本地烧结)。典型地，使用一种合适的醇如松油醇将粉末配制成具有合适的粘稠性。也可以加入纤维素而对粉末赋予合适的流动特性。同样的方法学也可用于将其沉积在高度弯曲的、非平面的表面上。
图9表示根据本发明用于形成带图案的可磨蚀涂层的示例性工艺顺序，从涂层最初形成直到最后热处理的各步骤顺序按优选的次序列出；第一步涉及将空气等离子喷涂结合层(表示为“APS BC”)喷涂。在这个例子中，结合层约10密耳厚，并包括一个致密的，有垂直裂纹的的热屏蔽涂层(约40密耳厚)。已经发现，使用最初的APS结合层可以提高DVC-TBC层在金属基质上的粘着性。
步骤2涉及三个预处理步骤，即机械加工护罩的密封缝，手工打磨护罩前缘并机械打磨后缘。
在步骤3中，使用常规的热处理步骤来清理(去油脂)DVC-TBC表面，以除去可能对带图案的可磨蚀涂层涂覆于DVC时的黏附性产生负面影响的残留的油脂、灰尘或其它杂质。在步骤4中，在一或多个步骤中涂覆栅格图案，例如，在菱形图案的情况下，通过在第一次操作中涂覆菱形栅格的上半部分，接着在第二次操作中产生栅格的第二部分，然后进行第三次操作，在整个栅格上涂覆一种边沿涂层。或者，可以首先涂覆边沿涂层，接着涂覆菱形的两半部分。
图9中的步骤5反映一个标准的“燃烧”处理(如在真空炉中)，其中在燃烧过程中除去涂层中留下的聚酯物质(或者适于氧化的其它物质)来形成期望的最终涂层的孔隙度和可磨蚀性。
最后，在步骤6中，将在合适位置带有完整的栅格图案的整个叶片护罩进行热处理并硬化，结果形成致密的垂直裂纹。
图10表示一个用于对本发明的可磨蚀涂层产生菱形图案的示例性的加工过程。也示出了形成的栅格图案的相对尺寸，在这种情况下，如上所述使用多次操作将各个陶瓷涂层涂覆，形成菱形图案。如掩模“A”的平面视图所示，在第一次涂覆涂层时，形成栅格图案的第一半部分，其以英寸表示的尺寸定义栅格的顶部、底部和侧边以及金属基质相应的顶部、底部和侧边之间的公称距离(典型地分别为0.273、0.273和0.198英寸)。掩模“B”也描述了一排菱形栅格的顶(峰)与下一排对应的峰之间的公称距离，并表示限定了同一排中单个菱形图案的相邻峰之间的公称距离(大约0.290英寸)。
以类似的方式，掩模B表示在第二次操作中，一个典型的陶瓷栅格图案涂层的第二部分的尺寸，同样，公称尺寸表示栅格图案的顶部、底部和侧边以及金属基质相应的顶部、底部和侧边之间的距离(典型地分别为0.535、0.535和0.170英寸)。掩模A也描述了一排菱形栅格的顶与下一排对应的峰之间的公称距离，并表示限定了同一排中单个菱形图案的相邻峰之间的公称距离(同样是大约0.290英寸)。
本领域技术人员应当理解，图9中所描述的尺寸和栅格图案的几何形状实际上是示例性的，可以根据接受该图案的目标基质的精确面积，金属基质本身的尺寸以及所涉及的特定的目的用途而变化。另外，可以使用菱形或V形图案之外的许多种栅格图案(如方形，矩形，三角形或者其它重复的直或弯的几何形状)，同样取决于特定的最终用途以及特殊的可磨蚀涂层组合物。因此，涂层图案可以根据可磨蚀性和所需的密封性能进行优化。
当涂层以上述的菱形图案的方式喷涂时，该菱形可以是约0.28″长，0.28″宽(对角线约0.41″)，该菱形的方向使得其对角线分别与护罩的侧边垂直和平行。公称的涂层从护罩前缘之后约0.43″开始，到后缘之前约1.60″结束。
图11是从横截面拍照的一个典型的带图案涂层的显微照片，表示根据本发明，用于护罩时多层部件和陶瓷栅格图案的相对尺寸(在这种情况下是菱形)。图11表示直接喷涂在7FA+e 1段护罩上的结合层，在这种情况下，空气等离子喷涂结合层(AP GT21)约10密耳厚，接着是一个包含约40密耳厚的致密的带垂直裂纹的热屏蔽涂层的第二层。上述热屏蔽涂层(“TBC”)用菱形图案顶部厚度约46密耳来描述。
图12表示根据本发明的用于金属护罩的示例性的带花纹可磨蚀涂层(此处，是40密耳厚的菱形图案)的暴露在外的隆起的相对剪切强度。图12还显示剪切强度随深度的增加而增加。这样，根据本发明的涂层特别适用于7FA+e气轮机1段部分所遇到的较高操作温度，典型地，其结果是延长了涂层寿命，而在结构和功能的整体性上没有显著的退化。
实施例实施例1使用掩模通过等离子喷涂得到的成型陶瓷可磨蚀涂层(图3)，在1500°F温度下进行摩擦试验。
在本实施例中，通过喷水在1/8″厚的钢板上切割出一个90°的V形图案(参见图3)。在等离子枪一侧是槽的宽度0.05″，而在基质一侧是0.06″。槽之间的距离是约0.2″。基质包括一个在60psi的空气中用60目的新鲜氧化铝粗砂进行喷砂处理的5″×5″IN718板。0.006″厚的Praxair Ni211-2(NiCrAlY)金属结合层涂覆在基质上，接着用金属掩模(参见图3)涂覆0.04″厚的Sulzer Metco XPT395(带有15％聚酯的7％YSZ)成型陶瓷顶层。
表1列出了结合层和陶瓷顶层的等离子和喷涂参数。
表1

等离子喷涂装置

ARC气体设置

功率设置

粉末进料设置

涂层数据

冷却空气要求

将成型陶瓷顶层涂覆后，移走金属掩模并将另一个约0.002″厚的Sulzer Metco XPT395陶瓷顶层涂覆在成型陶瓷涂层上。在涂覆操作之后，将陶瓷涂层中的聚酯在空气熔炉中约500℃下用4小时烧掉(氧化)。
接着，将测试样品从经过热处理的基质上喷水切割，并使用GEGRC摩擦装置进行摩擦试验。该测试条件是2个不带尖的GTD111(Ni基耐热合金)叶片，770ft/sec的叶尖速度，1500°F的测试温度以及0.0001in/sec的侵入速度。重复试验结果表明，受试叶片的磨损程度低，为总磨损深度(约0.04″)约3-7％，并将隆起从成型陶瓷涂层上除去。图6a-c显示了摩擦样品和测试叶片。应当注意的是，切割陶瓷是叶尖速度的函数，即，根据叶片/切割元素所遵守的动力学，速度越高，切割越好，实施例2准备更多的带有V形(如0027中所述)和菱形图案(如0016中所述)。样品(图6)在1050ft/s的叶尖速度下进行摩擦试验，其中仅使用一个不带尖的GTD111切割叶片。试验在1700°F的温度下进行。这些样品的试验数据表明，叶片磨损占总磨损深度(0.04″)的0-6％，这样在两种类型的图案中均将隆起从涂层上除去。
实施例3准备更多的带有V形图案的(如0039中所述)前述TBC覆盖的Rene N5样品。接着将这些样品在高温空气炉中，2000°F的温度下进行热循环测试。测试循环是在15分钟内快速升温至2000°F，在2000°F保持45min.，在10min内冷却至室温。图8表示进行了1000个这样的循环之后的样品之一，可磨蚀涂层和TBC一样没有可以看到的退化。该试验结果表明在热循环操作过程中，带图案的可磨蚀涂层与TBC之间的兼容性。
实施例4进行摩擦试验来检验涂层的可磨蚀性、粘附在护罩上的涂层的结合强度，并证实该涂层带来最小的叶片磨损。当侵入可磨蚀涂层0.028-0.030″深时，最大的叶片磨损(侵入深度的百分数)是11.567％，隆起没有破裂或分层。
接着对实施例4的样品进行热冲击试验和炉循环测试。涂覆这些样品使得其与7FA+e涂层的组成和微结构相同，从而模拟这些部件。在热冲击试验中，在20秒的时间内将测试样品从室温加热至2550华氏度，接着在20秒时间内将其冷却至室温，接着将样品在室温下保持40秒钟，将该过程重复进行2000次。所有的样品都通过了热冲击试验。
熔炉循环试验在15分钟的时间内从室温快速升温至2000华氏度，并在其中保持45分钟，然后在10分钟内将其冷却至室温。接着重复该试验，运行27天(430个循环)而没有失败。
尽管本发明所描述的是现在看来最具实用性，最优选的实施方案，可以理解的是，发明并不限于所公开的实施方案，相反，本发明意图覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的不同修饰和等同的结构。
部件列表多孔热屏蔽涂层2金属栅格4叶尖6可磨蚀陶瓷涂层8，16基质10，18叶片14掩模20可磨蚀结合层24确定的栅格图案28涂层30等离子枪34条纹36陶瓷可磨蚀涂层38叶片40，42平尖46“方”尖48槽50掩模“A”掩模“B”
权利要求
1.一种将具有确定的栅格图案的可磨蚀陶瓷涂层(8，16)涂覆在基质(18)上的方法，包括以下步骤将一种最初的结合层用空气等离子喷涂到所述基质上，涂覆一种致密的有垂直裂缝的热屏蔽涂层，将所述的最初的结合层(24)和所述热屏蔽涂层热处理，将具有确定的栅格图案(28)的可磨蚀陶瓷层(8，16)涂覆在所述热屏蔽涂层上，并使所述可磨蚀陶瓷涂层经受第二次热处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述最初的结合层(24)约10密耳厚。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述致密的有垂直裂缝的层约40密耳厚。
4.根据权利要求1所述的方法，其中用于所述可磨蚀陶瓷层(8，16)的所述确定图案包括V形或菱形栅格(28)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂覆可磨蚀陶瓷层(8，16)的步骤还包括在第一次操作中，涂覆陶瓷V形或菱形栅格的上半部分；在第二次操作中，涂覆陶瓷V形或菱形栅格的另一半，而形成一个完整的栅格图案(28)；以及在第三次操作中，将第三陶瓷涂层涂覆在整个栅格图案(28)上。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂覆可磨蚀陶瓷层的步骤还包括在第一次操作中，将一个陶瓷边沿涂层涂覆在所述基质上；接着，涂覆陶瓷涂层的两半部分，形成所述确定的栅格图案。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述可磨蚀陶瓷涂层(8，16)从所述基质(18)前缘之后约0.43″开始，到所述基质(18)后缘之前约1.60″结束。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述可磨蚀陶瓷层形成了V形或菱形图案(28)，并且具有约46密耳的公称厚度。
9.一种具有可磨蚀陶瓷涂层(8，16)的基质，该涂层带有权利要求1的方法所生产的确定的图案。
10.一种具有可磨蚀陶瓷涂层(8，16)的气轮机罩，该涂层带有权利要求1的方法所生产的确定的图案(28)。
全文摘要
一种将成型可磨蚀涂层(8，16)涂覆在基质(18)上的方法，其中使用一种或多种涂层涂覆技术将可磨蚀陶瓷涂层组合物涂覆在金属基质上，产生确定的陶瓷图案，而不需要将单个的网或栅格铜焊在基质上。特别地，本发明设计成能够经受在7FA+e气轮机1段部分遇到的较高操作温度，可以增加涂层寿命，而在结构或功能的整体性没有显著的退化。典型地，该栅格图案涂层从护罩前缘之后约0.43″开始，到后缘之前约1.60″结束。在菱形图案的情况下，栅格涂层(28)可以是约0.28″长，0.28″宽，总厚度约0.46″。因此，该涂层提供了所需水平的可磨蚀性以及泄漏性能，并且可以以V形或菱形图案的形式使用，该图形的方向使得其对角线分别与护罩的侧边垂直和平行。
文档编号C23C4/00GK1768969SQ20051008752
公开日2006年5月10日 申请日期2005年7月22日 优先权日2004年7月22日
发明者J·D·惠勒, F·哈斯里普尔, C·B·吴, R·E·楚普, D·J·鲍德温, Y·－C·劳, T·E·麦戈文 申请人:通用电气公司