[发明专利]在由超耐热合金制成的部件上气相淀积金属涂层的方法和工具

说明书

技术领域

本发明涉及保护涂层在金属部件上的沉积，特别地基于铝的保护涂层。这特别地涉及这种涂层应用到涡轮发动机部件、燃气涡轮发动机的动叶片或静叶片。

背景技术

用于在航空领域推进的燃气涡轮发动机在驱动涡轮的驱动气体的温度下起作用，该温度需要尽可能高，因为这里涉及能源效率。为此选择材料以经受这些操作条件，并且提供了由热气扫过的部件—涡轮机可动散热片或喷嘴—的壁，其中适用于内冷却设备。此外，由于由基于镍或钴的超耐热合金制成的它们的金属构造，也需要保护它们免受由驱动气体的成分在这些温度所导致的侵蚀和腐蚀。

一种用于保护这些部件的已知方法是在很容易被气体降解的表面上沉积金属涂层，优选地基于铝的金属涂层。铝通过金属相互扩散被固定到基层，并形成保护表面氧化层。

涂层的厚度为大约几十微米。

本发明涉及在气相中沉积铝的本身已知的技术，也被称为通过气相沉积的喷铝。根据该方法，被处理的部件和包括卤化铝的活性气体布置在半密封腔室内，腔室内的气氛由例如氩或氢的惰性或还原气体的混合物形成。在900℃和1150℃之间的反应温度，卤化物在部件表面上分解成气态卤素和扩散到金属内的铝。

卤化物通过在具有待处理部件的腔室内放置胶结物并在存在形成活化剂的卤素化合物、氯或氟的颗粒存在下产生，所述胶结物作为金属铝或金属铝合金的供体，所述金属铝合金具有一种或多种形成待保护部件的材料的金属成分，特别地为铬。惰性气体在活化剂上在允许卤素升华的温度下循环，卤素被传送到供体并与供体反应以产生金属卤化物，该金属卤化物在该温度下处于气态。

由于活化剂在涂布温度下是气态以及不会产生污染物，通常选择如氯化铵、氟化铵、氟化氢铵的产品。在存在氢或在中性气体中以及在高温下，这些分子分解成铵和卤素。气化温度取决于所选择的卤化盐的性质。例如，对于氯化铵是340℃。活化剂仅用于完全安全地运输卤代酸到反应器中，在该反应器中进行沉积，也就是说是半密封盒。连接到该卤素的阳离子(在该情况下是铵)因此对该反应没有用。

然后卤化物分解与待涂布的金属基层接触，使铝被沉积。在喷铝过程中，沉积铝的循环过程开始，连续地持续直到在基层表面上的铝活性变得等于由胶结物赋予的活性。气体卤素转化了。所获得的涂层可用作在金属基层和该基层的热保护屏障层之间的中间层，涂层刚被施加到该基层上。涂层也提高了热屏障层在基层上的强度以及所述涂层在热屏障层退化时保存使用特性的能力。

然而，该方法的工业实施是高成本的，特别地由于工具的短寿命以及准备时间。

现有技术的装置包括带有圆形形状的盒，其中石墨支架被安装在圆柱形组件中。该组件在还原或中性环境中被放置在处理炉。需要同意的是，为了获得在部件上沉积的足够厚度，铝供体必须在待处理的部件之间被垂直地放置在筐篮内。

该解决方案具有几个缺点。

支架和筐篮占用了大量空间，减少了部件可用的体积，以及由于引导、焊接、机械固定和与他们有关的重量，使该工具系统很复杂。

例如与工具接触和连接时，它们还在部件上产生缺陷，使它们不一致。

由于工具受到与部件相同的处理，它们变形，限制了它们的使用寿命。变形可能导致喷铝气氛的泄漏，导致待获得部件具有在规定公差以外的沉积。

工具的很大表面面积包括寄生(parasitic)沉积，其导致供体的高消耗。如果供体设备不再填充，该方法的效率迅速地下降。

本申请的申请人在专利EP-B-068 950中提出了该类型方法的一种变型，根据该变型，供体是以例如被设置在同心圆柱体内的薄片形式，使得待涂布的每个表面面对薄片或具有相同数量级面积的薄片的一部分。

根据在同样以本申请的申请人名义的EP-B-349 420中描述的另一变型，该处理在带有供体层的盒中进行，气体通过支撑在栅格上的该层底部被引入。

发明内容

在盒内侧增加可用于布置额外部件的体积时，通过在其上减少对工具的影响，申请人自己设定了改进该方法的目的。特别地申请人已经寻求减少工具相对于部件的表面面积，以及该设备的数量和重量。