[发明专利]具有钆－混晶－烧绿石相和氧化物的陶瓷粉末,陶瓷层和层体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有烧绿石和氧化物的陶瓷粉末、陶瓷层和层体 系。

背景技术

这种层体系含有具有基于镍或钴的金属合金的基材。这类产品首先 用作燃气涡轮的零件，特别是用作燃气轮机的浆叶或耐热护壳。这些零 件会遭受到腐蚀性燃气的热气流腐蚀。因此，它们必须能够保持较高的 耐热标准。另外，也需要使这些零件耐氧化和耐腐蚀。尤其对运动的零 件，例如燃气涡轮浆叶，但也对静止零件提出进一步的机械要求。在其 中使用可耐受热气的零件的燃气涡轮机中，其功率和效率都会随着工作 温度升高而增加。为了获得较高的效率和较高的功率，就要在特别是遭 受到高温的燃气涡轮机的元件上涂覆一层陶瓷材料。其能起到作为热气 流和金属基材之间的绝热层的作用。

涂层防护金属基体不受腐蚀性热气流的腐蚀。并且，现今的零件多 数都具有多个分别满足特殊要求的涂层。因此其也就属于一种多层体 系。

因为燃气涡轮机的功率和效率随着工作温度增加而增加，因此人们 也就总是试图通过改善涂层体系而获得更高的燃气涡轮机效率。

EP0944746B1公开了烧绿石用作绝热层。但是，对于将材料用作绝 热层来说，并不只是要求要有良好的绝热性能，而且还要求能良好地结 合于基材上。

EP0992603A1中公开了由氧化钆和氧化锆制成的绝热层体系，其应 不具有烧绿石结构。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种具有良好绝热性和良好基材粘结 性并因此而具有长使用寿命的陶瓷粉末、陶瓷层和层体系。

该任务可通过如权利要求1、19或20所述的陶瓷粉末、陶瓷层和陶 瓷体系来解决。

本发明所基于的认识是，必须要将整个体系视作整体并且不允许相 互隔离地来看待和优化各个层，从而获得长的使用寿命。

在从属权利要求中描述了另外一些有益的措施，它们可以以有益的 方式任意结合。

本发明的层体系由具有锆酸钆和铪酸钆构成的混晶的外部陶瓷层 组成，该混晶具有特别良好的热性能(适合于基材的膨胀系数，较小的 导热系数)并且与零件的中间层和基材协调得非常好。

以下引用附图来更详尽地阐述本发明的实施例。

附图说明

图1本发明的层体系，

图2超合金的组成，

图3燃气涡轮机

图4涡轮机浆叶的透视图，和

图5燃烧室的透视图。

具体实施方式

根据陶瓷层13的组成(图1)来例示性地阐述陶瓷粉末的组成。

一般而言，总是可以出现与烧绿石结构A₂B₂O₇化学计量量的偏差。

烧绿石结构具有通式Gd_v(Zr_xHf_y)O_z，其中v≈2，x+y≈2且z≈7。可以通 过缺位或少量的有意或无意的掺杂而形成v，x，y和z这种化学计量组成的 偏差。

另外，陶瓷粉末还具有锆和/或铪氧化物的二次氧化物 ()，特别是其含量为0.5wt％至10wt％，更特别为1wt％至 10wt％。有意识地将二次氧化物补加到粉末中，也即使其量明显超过二 次氧化物的测量技术的可检验极限值，也即是二次氧化物检验极限值的 至少两倍值。

二次氧化物的最大含量优选为8wt％，特别是最大为6wt％，并且更 特别是在5wt％至7wt％之间。

这一点优选适于氧化锆。

二次氧化物的最大含量同样也优选为3wt％，特别是最大2wt％，且 更特别在1.5wt％至2.5wt％之间。

这些含量特别适于氧化铪。

特别优选陶瓷粉末由至少一种烧绿石相和至少一种二次氧化物构 成。

根据使用情况的不同，二次氧化物可以只是由氧化铪组成，从而实 现更好的绝热性能，或者二次氧化物只由氧化锆构成，以使膨胀系数更 好地适于位于其下的层或者适于基材。

氧化铪和氧化锆的有益性能的组合也能通过使用两种二次氧化物 来实现。

并且，二次氧化物优选以氧化物的形式存在。