[发明专利]借由平版印刷来保护和增强热屏障涂层完整性

说明书

本发明提供了一种用于保护组件的表面上的涂层的方法。该方法包括：涂覆步骤，该涂覆步骤使用陶瓷浆液涂覆该组件的至少一部分；投影步骤，该投影步骤利用光刻工艺将光的图案投影到该组件上以暴露和固化陶瓷层；去除步骤，该去除步骤从该组件去除该陶瓷浆液的未暴露部分。该陶瓷层包括多个应力升高元件或多个锚固元件。

背景技术

本公开涉及热屏障涂层，并且更具体地涉及热屏障涂层上以光刻方式施加的层、图案、应力元件或牺牲层。

燃气涡轮发动机的热区段组件通常由热屏障涂层(TBC)保护，该热屏障涂层降低下面的组件基板的温度，从而延长组件的使用寿命。陶瓷材料尤其是氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)被广泛用作TBC材料，因为它们具有高温性能、低热导率并且相对容易借由等离子体喷涂、火焰喷涂和物理气相沉积(PVD)技术进行沉积。等离子体喷涂工艺诸如空气等离子体喷涂(APS)产生通过一定程度的不均匀性和孔隙率来表征的非柱状涂层，并且具有设备成本相对偏低和易于施加的优点。在燃气涡轮发动机的最高温度区中采用的TBC通常借由PVD(特别是电子束PVD(EBPVD))进行沉积，这产生耐应变柱状晶粒结构。

为了达到效果，TBC应强力粘附到组件，并且在许多加热和冷却循环中自始至终保持粘附。由于陶瓷材料与其保护的基板之间的不同热膨胀系数(CTE)，后一项要求尤其苛刻，基板通常为超合金，但也使用陶瓷基体复合材料(CMC)。通常采用抗氧化粘结涂层来促进粘附性并延长TBC的使用寿命，以及保护下面的基板免受氧化和热腐蚀侵蚀所造成的损坏。超合金基板上使用的粘结涂层通常为覆盖涂层诸如MCrAlX(其中M为铁、钴和/或镍，并且X为钇或另一种稀土元素)或扩散铝化物涂层的形式。在陶瓷TBC的沉积以及随后暴露于高温期间，诸如在发动机操作期间，这些粘结涂层形成将TBC粘附到粘结涂层的紧密粘附的薄氧化铝(Al2O3)层或皮。

TBC系统的使用寿命通常受到由粘结涂层氧化、界面应力增加和所导致的热疲劳或异物损坏(FOD)引起的碎裂事件的限制。FOD通常发生在涡轮操作期间，并且由异物引起的TBC冲击可能并且通常会损坏热屏障涂层。随着TBC磨损或被撞击掉，结合有TBC的涡轮组件的性能和寿命会降低。

发明内容

根据一个方面，提供了一种用于保护组件的表面上的涂层的方法。该方法包括以下步骤：涂覆步骤，该涂覆步骤使用陶瓷浆液涂覆该组件的至少一部分；投影步骤，该投影步骤利用光刻工艺将光的图案投影到该组件上以暴露和固化陶瓷层；去除步骤，该去除步骤从该组件去除该陶瓷浆液的未暴露部分。该陶瓷层包括多个应力升高元件或多个锚固元件。

根据另一方面，提供了一种用于保护组件的表面上的涂层的方法。该组件由多个层形成，其中该层中的一个层为粘结涂层。涂覆步骤使用陶瓷浆液涂覆粘结涂层。投影步骤利用光刻工艺将光的图案投影到该组件上以暴露和固化陶瓷层。去除步骤从该组件去除该陶瓷浆液的未暴露部分。该陶瓷层包括多个应力升高元件或多个锚固元件。

根据结合附图阅读的以下描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中类似的附图标号表示相同的元件。

附图说明

现在参见附图，其中在几个附图中类似的元件被编号为类似的：

图1示出了根据本公开的一个方面的用于增强或保护组件的表面上的热屏障涂层的方法。

图2示出了根据本公开的一个方面的组件的简化局部剖视图。

图3示出了根据本公开的一个方面的牺牲层的放大局部剖视图。

图4示出了根据本公开的一个方面的具有多个脊的可磨耗或牺牲涂层的图案的顶视图。

图5示出了根据本公开的一个方面的组件的简化局部剖视图。

具体实施方式