[发明专利]承受高温的物件的制造方法

说明书

本申请作为分案申请，其母案申请的中国申请号为03148096.9，申 请日为2003年6月27日，发明名称为承受高温的物件及其制造方法。

技术领域

本发明涉及一种防氧化涂层，尤其涉及具有在高温氧化环境中防失 效的涂层的物件以及在高温氧化环境中保护物件的方法。

背景技术

镍(Ni)基、钴(Co)基、和铁(Fe)基合金通常用于形成设计成在高温氧 化环境中使用的物件。这种物件包括用于涡轮机系统中的构件，该涡轮 机系统包括但不限于：航空用涡轮机、陆基涡轮机、船基涡轮机等。为 了承受这种环境，由这些合金制成的物件需要涂层来保护下层的合金以 避免氧化和/或热腐蚀。该涂层通常是镍铝互化物(NiAl)基材料，如果 采用了隔热外涂层，则所使用的该涂层附着到隔热外涂层上。

镍铝互化物基涂层的性能受到表面连接涂层的缺陷、裂纹和可透过 氧气的再生相发纹的不利影响。因此非常希望减小这种缺陷。喷丸处理 和喷丸硬化处理在较低程度上可成功地修复缺陷；但是这种技术引入了 额外的涂层破坏的风险。

除了表面缺陷，用于使镍铝互化物基涂层沉积的物理气相沉积过程 (也称为“PVD”)通常导致在沉积过程中铝的损耗。试图通过调节PVD 源材料的成分或使用后-PVD气相铝互化过程来补偿铝的损耗。这种补 救措施的效果受限于PVD源的可铸性和延展性、涂层的附着性、涂层 杂质、和化学控制所产生的问题。

在这种镍铝互化物基涂层中，现有的方法在修复表面缺陷或补偿铝 损耗方面不成功。因此，镍铝互化物基涂层通常不能提供对下层的合金 衬底足够的保护。所以，需要提供一种可向在高温强氧化的环境中的金 属物件提供保护的涂层。也需要提供一种具有这种保护涂层的物件。最 后，还需要提供一种在物件上设置这种保护涂层的方法。

发明内容

本发明的实施例满足了这些和其它的需要。第一实施例是一物件， 该物件包括：金属衬底；和设置在该衬底上的基本上单相的涂层，其中 该涂层包括镍(Ni)和原子百分比至少约为30％的铝(Al)，并且该涂 层还包括在铝成分中具有的梯度，该梯度从该涂层的外表面处的第一铝 浓度水平延伸到在该基本上单相的涂层和该衬底之间的界面处的第二 铝浓度水平；其中第一铝浓度水平大于第二铝浓度水平，并且第二铝浓 度水平为原子百分比至少约为30％的铝。

第二实施例是用于保护物件的涂层，该涂层包括：设置在衬底上的 基本上为单相的涂层，其中该涂层包括镍(Ni)和原子百分比至少约为 30％的铝(Al)，并且该涂层还包括在铝成分中具有的梯度，该梯度从 该涂层的外表面处的第一铝浓度水平延伸到在该基本上单相的涂层和 该衬底之间的界面处的第二铝浓度水平；其中第一铝浓度水平大于第二 铝浓度水平，并且第二铝浓度水平为原子百分比至少约为30％的铝。

第三实施例是一种保护物件免受高温氧化环境影响的方法，该方法 包括：提供衬底；将第一涂敷层设置到该衬底上，其中该第一涂敷层包 括镍(Ni)和铝(Al)；以及将第二涂敷层设置到该第一涂敷层上，其 中该第二涂敷层包括原子百分比至少约为90％的铝。

附图说明

通过阅读以下的详细描述并参照附图，将更好地理解本发明的这些 和其它的特征、方面、优点，在附图中相同的附图标记表示相同的物件， 在附图中：

图1是本发明的物件的截面示意图。

部件清单

物件100  衬底102  涂层104(“反应后的涂敷层”104)

外表面106  界面108

具体实施方式

在以下的描述中，相同的附图标记表示相同的或相应的物件。还应 当理解，例如“顶”、“底”“外”“内”等术语是适当的用语并且不能理解具 有限定含义。

大致参照附图并特别参照图1，应当理解该附图用于描述本发明的 优选实施例，并且该附图不用于限定本发明。图1是本发明的物件100 的截面示意图。物件100可以是暴露于高温(即大于500℃)气体环境 的部件。物件100的示例包括但不限于：例如燃气涡轮机组件的涡轮机 叶片、燃烧室和涡轮盘等的部件。

物件100包括金属衬底102和涂层104(在此也称为“反应后的涂敷 层104”)，该涂层设置在金属衬底102的至少一个表面上。金属衬底 102通常包括镍基、钴基、和铁基合金中的至少一种。优选的是，金属 衬底102包括镍、铁、和钴中的一种的超合金。