用於在燃氣渦輪發動機的渦輪葉片上同時沉積多個塗層的系統和方法與流程

2023-09-18 03:49:20 3

本發明大體上涉及燃氣渦輪發動機渦輪，且更具體而言，涉及用於在燃氣渦輪發動機的渦輪葉片上同時沉積多個塗層的系統和方法。

背景技術：

燃氣渦輪發動機以串聯流動的順序大體上包括壓縮機區段、燃燒區段、渦輪區段和排氣區段。在操作時，空氣進入壓縮機區段的入口，在此，一個或更多個軸向或離心壓縮機逐漸地壓縮空氣，直到它到達燃燒區段。燃料在燃燒區段內與壓縮空氣混合且被焚燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體被從燃燒區段發送通過在渦輪區段內限定的熱氣體路徑，且然後經由排氣區段從渦輪區段排氣。

在特定的構造中，渦輪區段以串聯流動的順序包括高壓(hp)渦輪和低壓(lp)渦輪。hp渦輪和lp渦輪各自包括各種可旋轉渦輪構件，諸如轉子軸、由轉子軸安裝或以其他方式承載的轉子盤、安裝於盤的外圍且從其徑向地延伸的渦輪葉片、和各種靜止渦輪構件，諸如定子靜葉或噴嘴、渦輪護罩、和發動機框架。可旋轉和靜止的渦輪構件至少部分地限定穿過渦輪區段的熱氣體路徑。例如，渦輪發動機動葉或葉片大體上具有如下翼型件形狀，該翼型件形狀被設計成將流動路徑氣體的熱能和動能轉換成轉子的機械旋轉。在燃燒氣體流過熱氣體路徑時，熱能從燃燒氣體轉移至可旋轉和靜止的渦輪構件。

渦輪葉片可由塗布有環境屏障塗層的多種超級合金(例如，鎳基超級合金)以及陶瓷基質複合物構造，以在發動機的操作期間在存在高溫射流的情況下避免氧化和凹進。用於發動機構件的現有塗布過程包括兩步驟式過程，其首先包括利用耐腐蝕塗層(諸如鉻化物塗層)塗布構件的第一部分，且然後隨後包括利用抑制氧化塗層(諸如鋁化物塗層)塗布構件的第二部分。例如，對於高壓渦輪葉片，通過將柄部放置在包埋體中且利用粉末鉻化物塗層填充該包埋體來塗布柄部。隨後的步驟包括利用鋁化物塗層塗布翼型件。

然而，與常規的兩步驟式塗布技術相關的問題之一包括在鉻化物塗布過程期間從包埋洩漏且損壞翼型件的氯化物氣體。更具體而言，在具有內部鋁化物塗層的發動機構件中，因與氯化物氣體的反應引起的鋁的損耗可導致低的發動機性能和/或高不良率。

鑑於以上，用於塗布燃氣渦輪發動機構件的改善的系統和方法將是有利的。更具體而言，用於在燃氣渦輪發動機的構件上同時沉積多個塗層以便使此種塗層不退化的系統和方法在本領域中將是合乎需要的。

技術實現要素：

本發明的方面和優點將在下列描述中部分地闡述，或可根據描述而是明顯的，或可通過本發明的實踐而習得。

在一個方面中，本公開涉及用於塗布燃氣渦輪發動機的構件的方法。該方法包括將燃氣渦輪發動機的構件的第一部分與構件的第二部分隔離。該方法還包括同時在構件的第一部分上沉積第一塗層材料和在構件的第二部分上沉積第二塗層材料，其中，第一和第二塗層材料不同。

在另一個方面中，本公開涉及用於塗布燃氣渦輪發動機的構件的套件。套件包括第一塗層材料和不同的第二塗層材料。套件還包括掩蔽體，該掩蔽體用於將燃氣渦輪發動機的構件的第一部分與構件的第二部分隔離。而且，套件包括塗布系統，該塗布系統構造成同時分別在構件的第一和第二部分上沉積第一和第二塗層材料。

在又一個方面中，本公開涉及用於塗布燃氣渦輪發動機的渦輪葉片的方法。該方法包括將渦輪葉片的柄部放置在掩蔽室中，以便將柄部與渦輪葉片的翼型件隔離。該方法還包括利用基於鉻的粉末塗層填充掩蔽室。另一步驟包括同時通過擴散塗布在翼型件上沉積基於鋁的塗層。

實施方案1.一種用於塗布燃氣渦輪發動機的構件的方法，所述方法包括：

將所述燃氣渦輪發動機的構件的第一部分與所述構件的第二部分隔離；和

同時在所述構件的第一部分上沉積第一塗層材料和在所述構件的第二部分上沉積第二塗層材料，

其中，所述第一和第二塗層材料不同。

實施方案2.根據實施方案1所述的方法，其中，所述燃氣渦輪發動機的構件包括以下中的至少一種：渦輪葉片、風扇葉片、壓縮機葉片、噴嘴、護罩、護罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導靜葉、或壓縮機靜葉。

實施方案3.根據實施方案1所述的方法，其中，同時在所述構件的第一部分上沉積所述第一塗層材料和在所述構件的第二部分上沉積所述第二塗層材料包括擴散塗布、鍍敷、漿料塗布、或粉末塗布中的至少一種。

實施方案4.根據實施方案2所述的方法，其中，所述第一部分包括所述渦輪葉片的柄部且所述第二部分包括所述渦輪葉片的翼型件。

實施方案5.根據實施方案4所述的方法，其中，將所述燃氣渦輪發動機的構件的第一部分與所述構件的第二部分隔離還包括：

將所述柄部放置在掩蔽室中；和

在所述掩蔽室上靠著所述翼型件的平臺放置掩蔽蓋，以便將所述柄部與所述翼型件隔離。

實施方案6.根據實施方案5所述的方法，其中，所述第一塗層材料包括基於鉻的材料，且所述第二塗層材料包括基於鋁的材料。

實施方案7.根據實施方案6所述的方法，其中，同時在所述構件的第一部分上沉積所述第一塗層材料和在所述構件的第二部分上沉積所述第二塗層材料還包括：

在將所述掩蔽蓋放置在所述掩蔽室上之前，利用所述基於鉻的材料填充所述掩蔽室，以便塗布所述柄部，和

利用所述基於鋁的材料沉積所述翼型件。

實施方案8.根據實施方案7所述的方法，其中，利用所述基於鋁的材料沉積所述翼型件還包括：

將所述渦輪葉片放置在塗布爐中，和

將所述翼型件暴露於蒸汽相的基於鋁的材料，以便塗布所述翼型件。

實施方案9.根據實施方案8所述的方法，還包括：

從所述塗布爐移除所述渦輪葉片，

在所述柄部保持在所述掩蔽室中時冷卻所述渦輪葉片，

從所述掩蔽室移除所述掩蔽蓋，和

從所述掩蔽室移除所述柄部。

實施方案10.根據實施方案1所述的方法，其中，同時在所述構件的第一部分上沉積所述第一塗層材料還包括：

對所述構件的第一部分進行噴砂，

將所述構件的第一部分放置在掩蔽室中，

將所述構件預熱至預定溫度，

利用鉻漿料填充所述掩蔽室，

使所述鉻漿料固化到所述構件上，

在一定溫度下將基於鉻的構件加熱預定時間段，以便在所述構件的第一部分上形成高鉻塗層。

實施方案11.根據實施方案1所述的方法，其中，所述第一和第二塗層材料包括基於鉻的塗層、基於鋁的塗層、基於矽的塗層、鉑塗層、或鈀塗層中的至少一種。

實施方案12.一種用於塗布燃氣渦輪發動機的構件的套件，所述套件包括：

第一塗層材料；

第二塗層材料，所述第一和第二塗層材料不同；

掩蔽體，其用於將所述燃氣渦輪發動機的構件的第一部分與所述構件的第二部分隔離；和

塗布系統，其構造成同時分別在所述構件的第一和第二部分上沉積所述第一和第二塗層材料。

實施方案13.根據實施方案12所述的套件，其中，所述掩蔽體包括掩蔽室，其中，所述掩蔽室填充有所述第一塗層材料，所述第一塗層材料包括基於鉻的粉末。

實施方案14.根據實施方案12所述的套件，其中，所述塗布系統包括塗布爐，所述塗布爐構造成在所述構件的第二部分上應用所述第二塗層材料。

實施方案15.根據實施方案14所述的套件，其中，所述第一塗層材料包括基於鉻的材料且所述第二塗層材料包括基於蒸汽的鋁化物材料。

實施方案16.根據實施方案15所述的套件，其中，所述基於鉻的材料包括粉末。

實施方案17.根據實施方案16所述的套件，其中，基於鉻的粉末材料包括高鉻。

實施方案18.根據實施方案11所述的套件，其中，所述燃氣渦輪發動機的構件包括以下中的至少一種：渦輪葉片、風扇葉片、壓縮機葉片、噴嘴、護罩、護罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導靜葉、或壓縮機靜葉。

實施方案19.根據實施方案18所述的套件，其中，所述第一部分包括所述渦輪葉片的柄部且所述第二部分包括所述渦輪葉片的翼型件。

實施方案20.一種用於塗布燃氣渦輪發動機的渦輪葉片的方法，所述方法包括：

將所述渦輪葉片的柄部放置在掩蔽室中，以便將所述柄部與所述渦輪葉片的翼型件隔離；

利用基於鉻的粉末塗層填充掩蔽室；和

同時通過擴散塗布在所述翼型件上沉積基於鋁的塗層。

技術方案1.一種用於塗布燃氣渦輪發動機10的構件的方法，所述方法包括：

將所述燃氣渦輪發動機10的構件的第一部分105與所述構件的第二部分108隔離；和

同時在所述構件的第一部分105上沉積第一塗層材料112和在所述構件的第二部分108上沉積第二塗層材料114，

其中，所述第一和第二塗層材料112,114不同。

技術方案2.根據技術方案1所述的方法，其中，所述燃氣渦輪發動機10的構件包括以下中的至少一種：渦輪葉片100、風扇葉片、壓縮機葉片、噴嘴、護罩、護罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導靜葉、或壓縮機靜葉。

技術方案3.根據技術方案1所述的方法，其中，同時在所述構件的第一部分105上沉積所述第一塗層材料112和在所述構件的第二部分108上沉積所述第二塗層材料114包括擴散塗布、鍍敷、漿料塗布、或粉末塗布中的至少一種。

技術方案4.根據技術方案2所述的方法，其中，所述第一部分105包括所述渦輪葉片100的柄部105且所述第二部分108包括所述渦輪葉片100的翼型件108。

技術方案5.根據技術方案4所述的方法，其中，將所述燃氣渦輪發動機10的構件的第一部分105與所述構件的第二部分108隔離還包括：

將所述柄部105放置在掩蔽室118中；和

在所述掩蔽室118上靠著所述翼型件108的平臺106放置掩蔽蓋119，以便將所述柄部105與所述翼型件108隔離。

技術方案6.根據技術方案5所述的方法，其中，所述第一塗層材料112包括基於鉻的材料，且所述第二塗層材料114包括基於鋁的材料。

技術方案7.根據技術方案6所述的方法，其中，同時在所述構件的第一部分105上沉積所述第一塗層材料112和在所述構件的第二部分108上沉積所述第二塗層材料114還包括：

在將所述掩蔽蓋119放置在所述掩蔽室118上之前，利用所述基於鉻的材料填充所述掩蔽室118，以便塗布所述柄部105，和

利用所述基於鋁的材料沉積所述翼型件108。

技術方案8.根據技術方案7所述的方法，其中，利用所述基於鋁的材料沉積所述翼型件108還包括：

將所述渦輪葉片100放置在塗布爐122中，和

將所述翼型件108暴露於蒸汽相的基於鋁的材料，以便塗布所述翼型件108。

技術方案9.根據技術方案8所述的方法，還包括：

從所述塗布爐122移除所述渦輪葉片100，

在所述柄部105保持在所述掩蔽室118中時冷卻所述渦輪葉片100，

從所述掩蔽室118移除所述掩蔽蓋119，和

從所述掩蔽室118移除所述柄部105。

技術方案10.根據技術方案1所述的方法，其中，同時在所述構件的第一部分105上沉積所述第一塗層材料112還包括：

對所述構件的第一部分105進行噴砂，

將所述構件的第一部分105放置在掩蔽室118中，

將所述構件預熱至預定溫度，

利用鉻漿料填充所述掩蔽室118，

使所述鉻漿料固化到所述構件上，

在一定溫度下將基於鉻的構件加熱預定時間段，以便在所述構件的第一部分105上形成高鉻塗層。

技術方案11.根據技術方案1所述的方法，其中，所述第一和第二塗層材料112,114包括基於鉻的塗層、基於鋁的塗層、基於矽的塗層、鉑塗層、或鈀塗層中的至少一種。

技術方案12.一種用於塗布燃氣渦輪發動機10的構件的套件110，所述套件110包括：

第一塗層材料112；

第二塗層材料114，所述第一和第二塗層材料112,114不同；

掩蔽體116，其用於將所述燃氣渦輪發動機10的構件的第一部分105與所述構件的第二部分108隔離；和

塗布系統120，其構造成同時分別在所述構件的第一和第二部分105,108上沉積所述第一和第二塗層材料112,114。

技術方案13.根據技術方案12所述的套件110，其中，所述掩蔽體116包括掩蔽室118，其中，所述掩蔽室118填充有所述第一塗層材料112，所述第一塗層材料112包括基於鉻的粉末。

技術方案14.根據技術方案12所述的套件110，其中，所述塗布系統包括塗布爐122，所述塗布爐122構造成在所述構件的第二部分108上應用所述第二塗層材料114。

技術方案15.根據技術方案14所述的套件110，其中，所述第一塗層材料112包括基於鉻的材料且所述第二塗層材料114包括基於蒸汽的鋁化物材料。

技術方案16.根據技術方案13所述的套件110，其中，基於鉻的粉末材料包括高鉻。

技術方案17.根據技術方案12所述的套件110，其中，所述第一部分105包括所述渦輪葉片100的柄部105且所述第二部分108包括所述渦輪葉片100的翼型件108。

通過參照下列描述和所附權利要求，本發明的這些和其他特徵、方面和優點將變得更好理解。併入本說明書中並組成其一部分的附圖例示了本發明的實施例，並與該描述一起用來解釋本發明的原理。

附圖說明

被認為是本發明的主題在說明書的結尾部分中被特別地指出並且清楚地要求保護。然而，可通過參照結合附圖作出的下列描述而最好地理解本發明，在附圖中：

圖1例示出根據本公開的燃氣渦輪發動機的一個實施例的示意截面圖；

圖2例示出根據本公開的燃氣渦輪發動機的渦輪葉片的一個實施例的立體圖；

圖3例示出根據本公開的用於塗布燃氣渦輪發動機的構件的套件的一個實施例的示意圖；

圖4例示出根據本公開的對燃氣渦輪發動機的構件應用高鉻塗層的過程步驟的一個實施例的示意流程圖；

圖5例示出根據本公開的用於塗布燃氣渦輪發動機的構件的過程步驟的一個實施例的示意流程圖；且

圖6例示出根據本公開的用於塗布燃氣渦輪發動機的構件的方法的一個實施例的流程圖。

部件列表

10燃氣渦輪發動機

12中心線軸線

14核心發動機

16風扇區段

18外殼體

20環形入口

22增壓機

24壓縮機

26燃燒器

28第一渦輪

30第一驅動軸

32第二渦輪

34第二驅動軸

36排氣噴嘴

38風扇轉子

40風扇殼體

42引導靜葉

43第一渦輪葉片

44轉子葉片

45第二渦輪葉片

46下遊區段

48空氣流導管

50箭頭

52入口

54箭頭

56箭頭

58箭頭

60燃燒產物

62燃燒室

64入口

65增壓機入口

66出口

68壓縮機入口

69排放出口

70傳感器系統

72第一級渦輪噴嘴

74噴嘴靜葉

100渦輪葉片

102燕尾件

104柄腳

105柄部/第一部分

106平臺

108翼型件/第二部分

110套件

112第一塗層材料

114第二塗層材料

116掩蔽體

117額外的掩蔽體/掩蔽膜

118掩蔽室

119掩蔽蓋

120塗布系統

122塗布爐

200過程

202過程步驟

204過程步驟

206過程步驟

208過程步驟

210過程步驟

212過程步驟

214過程步驟

216過程步驟

218過程步驟

300方法

302方法步驟

304方法步驟

350過程

352過程步驟

354過程步驟

356過程步驟

358過程步驟。

具體實施方式

現在將詳細地參照在附圖中例示出一個或多個實例的本發明的實施例。各實例是作為本發明的解釋而非本發明的限制來提供的。事實上，在本發明中可進行各種更改和變化而不脫離本發明的精神或範疇這點對於本領域專業人員將是顯而易見的。例如，作為一個實施例的一部分例示出或描述的特徵可與另一實施例一起使用以產生又一實施例。因此，意圖本發明覆蓋在所附權利要求和它們的等同物的範圍內的這種更改和變形。

在本公開中，使用化學元素的通用化學縮寫(諸如通常在元素周期表上看到的)來論述它們。例如，鋁由其通用化學縮寫al表示；鉻由其通用化學縮寫cr表示；等等。

如在本文中所使用的，用語「第一」、「第二」和「第三」可以可互換地使用，以將一個構件與另一個構件區分，且不意圖表示單獨構件的位置或重要性。

用語「上遊」和「下遊」指相對於流體路徑中流體流的相對方向。例如，「上遊」指流體從其流動的方向，且「下遊」指流體流到其的方向。

大體上，本公開涉及用於在燃氣渦輪發動機的構件上的不同部位處同時沉積多個塗層的改善的系統和方法。更具體而言，在某些實施例中，本公開在塗布室中提供基於鉻的粉末的最佳合成物，以塗布燃氣渦輪發動機的渦輪葉片的柄部，且在塗布爐中提供蒸汽相的基於鋁的材料以塗布渦輪葉片的翼型件。因此，本公開提供了減少與塗布發動機構件相關的時間和成本的可靠過程。

現在參照附圖，圖1例示了根據本公開的燃氣渦輪發動機10(高旁通類型)的一個實施例的示意截面圖。更具體而言，燃氣渦輪發動機10可包括例如用於飛機、直升機等的飛機發動機。如圖所示，燃氣渦輪發動機10具有穿過其以用於參照目的的軸向縱向中心線軸線12。而且，如圖所示，燃氣渦輪發動機10優選地包括大體上由數字14標識的核心燃氣渦輪發動機和位於其上遊的風扇區段16。核心發動機14通常包括基本上管狀的外殼體18，該外殼體18限定環形入口20。外殼體18還包圍且支撐增壓機22，增壓機22用於將進入核心發動機14的空氣的壓力增大至第一壓力水平。高壓、多級、軸流式壓縮機24接收來自增壓機22的加壓空氣且進一步增大空氣的壓力。壓縮機24包括具有在渦輪發動機10內引導和壓縮空氣的功能的旋轉葉片和靜止靜葉。加壓空氣流至燃燒器26，在此，燃料噴射到加壓空氣射流中且被點燃，以升高加壓空氣的溫度和能量水平。高能燃燒產物從燃燒器26流至第一(高壓)渦輪28，以用於通過第一(高壓)驅動軸30驅動高壓壓縮機24，且然後流至第二(低壓)渦輪32，以用於通過與第一驅動軸30同軸的第二(低壓)驅動軸34驅動增壓機22和風扇區段16。在驅動渦輪28和32中的各個之後，燃燒產物通過排氣噴嘴36離開核心發動機14，以提供發動機10的噴氣推進推力的至少一部分。

風扇區段16包括由環形風扇殼體40包圍的可旋轉的軸流式風扇轉子38。將明白的是，風扇殼體40由多個基本上徑向地延伸、周向地間隔的出口引導靜葉42從核心發動機14支撐。以此方式，風扇殼體40包圍風扇轉子38和風扇轉子葉片44。風扇殼體40的下遊區段46在核心發動機14的外部分上方延伸，以限定副或旁通空氣流導管48，該空氣流導管48提供額外的噴氣推進推力。

從流的觀點看來，應理解的是，由箭頭50表示的初始空氣流通過風扇殼體40的入口52進入燃氣渦輪發動機10。空氣流行進通過風扇葉片44且分裂成移動通過導管48的第一空氣流(由箭頭54表示)和進入增壓機22的第二空氣流(由箭頭56表示)。

第二壓縮空氣流56的壓力增大且進入高壓壓縮機24，如由箭頭58表示的。在燃燒器26中與燃料混合且燃燒之後，燃燒產物60離開燃燒器26且流過第一渦輪28。燃燒產物60然後流過第二渦輪32且離開排氣噴嘴36，以提供用於燃氣渦輪發動機10的推力的至少一部分。

仍參照圖1，燃燒器26包括與縱向中心線軸線12同軸的環形燃燒室62，以及入口64和出口66。如之前提到的，燃燒器26從高壓壓縮機排放出口69接收加壓空氣的環形射流。燃料從燃料噴嘴噴射，以與空氣混合且形成燃料-空氣混合物，該燃料-空氣混合物被提供至燃燒室62以用於燃燒。燃料-空氣混合物的點燃是通過適當的點火器來實現的，且所得的燃燒氣體60沿軸向方向朝環形第一級渦輪噴嘴72流動且流到其中。噴嘴72由環形流動通道限定，該環形流動通道包括多個徑向地延伸、周向地間隔的噴嘴靜葉74，噴嘴靜葉74使氣體轉向，以便它們成角度地流動且衝擊在第一渦輪28的第一級渦輪葉片43上。類似地，第二級渦輪32可包括多個第二級渦輪葉片45。如圖1所示，第一渦輪28優選地通過第一驅動軸30使高壓壓縮機24旋轉，而低壓渦輪32優選地通過第二驅動軸34來驅動增壓機22和風扇轉子38。

現在參照圖2，例示了圖1的燃氣渦輪發動機10的示範渦輪葉片100。如圖所示，葉片100大體上表示為適用於在燃氣渦輪發動機10的渦輪區段內安裝於盤或轉子(未示出)。為此，渦輪葉片100表示為包括燕尾件102，燕尾件102用於通過與在盤的周圍中形成的互補的燕尾槽互鎖來將葉片100錨固於渦輪盤。如圖2中所示，互鎖特徵可包括稱為柄腳104的伸出部，該伸出部接合由燕尾槽限定的凹部。葉片100還示為具有平臺106，該平臺106將翼型件108與柄部105(燕尾件102限定在該柄部105上)分開。渦輪葉片100還包括與平臺106相反地配置的葉片末梢109。因此，葉片末梢109大體上限定葉片100的徑向最外部分，且因此可構造成定位在燃氣渦輪發動機10的靜止護罩(未示出)附近。

因為它們在發動機的操作期間直接經歷熱燃燒氣體，所以翼型件108、平臺106、和/或葉片末梢109通常具有非常苛刻的材料要求。平臺106和葉片末梢109還是渦輪葉片100的關鍵區域，因為它們在渦輪區段內形成用於熱氣體路徑的內和外流動路徑表面。此外，平臺106形成密封，以防止熱燃燒氣體與柄部105、其燕尾件102、和渦輪盤所暴露於的較低溫度氣體混合。而且，葉片末梢109可因高應變負載和在其與圍繞葉片末梢109的護罩之間的磨損相互作用而經歷蠕變。燕尾件102也是關鍵區域，因為其經歷因其與燕尾槽的接合和由葉片100生成的高離心負載導致的磨損和高負載。

因此，渦輪葉片100通常取決於渦輪操作和相關的溫度而塗布有各種塗層。雖然參照渦輪葉片描述了本公開，但應理解的是，本文中描述的塗布系統和方法可適用於任何燃氣渦輪發動機構件。例如，在某些實施例中，除了渦輪葉片之外，可根據本公開來塗布的燃氣渦輪發動機構件可包括但不限於風扇葉片、壓縮機葉片、噴嘴、護罩、護罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導靜葉、壓縮機靜葉等。

現在參照圖3，例示了用於塗布燃氣渦輪發動機10的此種構件(例如渦輪葉片100)的套件110的示意圖。如圖所示，套件110包括第一塗層材料112和第二不同的塗層材料114。儘管套件110例示為具有兩種塗層材料，但本領域技術人員應理解的是，可根據本公開使用任何數量的塗層材料。

此外，第一和第二塗層材料112、114可包括任何適當的塗層材料，包括但不限於基於鉻的塗層、基於鋁的塗層、基於矽的塗層、鉑塗層、鈀塗層、或任何其他適當的塗層材料。例如，在本文中描述的基於鉻的塗層可包括在2007年8月3日提交的題為「slurrychromizingprocess」的美國專利申請公開號no.:2010/0151124中描述的鉻塗層和相關的鉻化過程，其通過引用而整體併入本文中。更具體而言，在本文中描述的基於鉻的塗層可包括高鉻(highchromium)。如在本文中使用的，高鉻通常指通過特定過程應用於發動機構件的鉻。例如，如圖4所示，用於如本文中描述地應用高鉻的過程350包括對構件進行噴砂352，使得塗層將均勻地且有效地應用於構件。構件(或其一部分)然後被放置在掩蔽室118中，這將在下面更詳細地描述。過程350還包括將構件預熱354至預定溫度和對構件應用356鉻漿料。例如，在某些實施例中，鉻漿料可通過利用鉻漿料填充掩蔽室118來應用於構件。過程350還包括空氣乾燥和固化358鉻，以便塗布構件，更具體而言，固化鉻的步驟可包括在一定溫度(例如，從大約1500℉到大約2000℉)下加熱鉻漿料預定時間段(例如，從大約一個(1)小時到大約十個(10)小時)。

此外，在特定的實施例中，塗層材料112、114可包括鋁化物(即，在ni、co或fe基底合金上方的al塗層)、鉻化物(即，在ni、co、或fe基底合金上方的cr塗層)、矽化物(即，在ni、co、fe基底金屬上方的矽塗層)、pt-al(即，鍍鉑然後鋁化物塗層)、pd-al(即，鍍鈀然後鋁化物塗層)、hf-al(即，鉿化和鋁化)、在一個表面上cr-al且在另一表面上純鉻化物或鋁化物、在一個表面上al-si且在另一表面上純cr或al、al和5%si/cr塗層、或任何其他適當的塗層、或它們的組合。

套件110還包括掩蔽體116，以用於將構件的第一部分與構件的第二部分隔離。更具體而言，如在所例示的實施例中示出的，掩蔽體116可包括掩蔽室118。在此種實施例中，掩蔽室118構造成接收構件的第一部分，即渦輪葉片100的柄部105，以便將第一部分與第二部分隔離，第二部分即渦輪葉片100的翼型件108，在下面關於圖5更詳細地描述其。

而且，如圖所示，套件110包括塗布系統120，塗布系統120構造成分別在構件的第一和第二部分105、108上同時沉積第一和第二塗層材料112、114。例如，在一個實施例中，掩蔽室118可填充有第一塗層材料112，例如，基於鉻的粉末。此外，如圖所示，塗布系統120可包括塗布爐或室122，塗布爐或室122構造成在第一塗層材料塗布構件的第一部分時，在構件的第二部分108(即，渦輪葉片100的翼型件108)上應用第二塗層材料114。因此，在此種實施例中，第二塗層材料114可包括基於蒸汽的鋁化物材料。

現在參照圖4，例示了用於塗布燃氣渦輪發動機10的渦輪葉片10的過程200的一個實施例的示意流程圖。如202處所示，過程200包括提供具有可選的定位柄腳的空的掩蔽室118，定位柄腳構造成接合渦輪葉片100的柄部105的柄腳104，以便將渦輪葉片100固持在其中。因此，如204處所示，過程200包括將渦輪葉片100放置在掩蔽室118內。如206處所示，過程200包括利用第一塗層材料112填充掩蔽室118直到平臺邊緣，第一塗層材料112如提到的那樣，可為基於鉻的粉末。如208處所示，過程200包括在掩蔽室118上放置掩蔽蓋119，以便將渦輪葉片100的翼型件108與渦輪葉片100的柄部105隔離。如210處所示，過程200可以還可選地包括在掩蔽蓋119和掩蔽室118的頂部周圍放置額外的掩蔽體117(例如，掩蔽體膜等)，以便將渦輪葉片100的翼型件108與渦輪葉片100的柄部105進一步隔離。此種隔離防止第一塗層材料112損傷渦輪葉片100的翼型件108。如212處所示，過程200包括將渦輪葉片100(或多個渦輪葉片100)放置在塗布爐122中。因此，方法200包括同時在渦輪葉片100的柄部105上沉積第一塗層材料112和在渦輪葉片100的翼型件108上沉積第二塗層材料114，即，通過塗布爐122。

更具體而言，在某些實施例中，塗布爐122構造成通過擴散塗布來應用第二塗層材料114。對於典型的擴散塗布過程，基於鋁的材料(例如，鋁化物)、基於鉻的材料、和/或基於矽的材料可與活化劑(例如，滷化物活化劑)混合，且通過塗布爐122或室而被加熱，以形成氣態金屬化合物，這導致金屬沉積在待塗布的部分(即，渦輪葉片100的翼型件108)的表面上。用於擴散塗布過程的適合的溫度可從大約1500℉(大約815℃)到大約2200℉(大約1205℃)，更優選地從大約1900℉(大約1040℃)到大約2100℉(大約1150℃)。而且，取決於塗層的期望厚度，渦輪葉片100在擴散塗布過程期間可在塗布爐122中保持任何適當的量的時間。例如，在一個實施例中，渦輪葉片100可在塗布爐中保持從大約四個(4)小時到大約六個(6)小時。在額外的實施例中，渦輪葉片100可在塗布爐122或室中保持小於四個小時或大於六個小時。因此，氣態金屬化合物在與部分的表面接觸之後分解，從而在其表面上沉積擴散塗層。在額外的實施例中，除了擴散塗布之外，可利用任何其他適合的技術來塗布翼型件108(或構件的第二部分)，包括但不限於漿料塗布、鍍敷、和/或包埋或粉末塗布。

如214處所示，過程200還包括從塗布爐122移除渦輪葉片100且允許葉片100冷卻。如216處所示，然後可從掩蔽室118的頂部移除掩蔽蓋119。如218處所示，從掩蔽室118移除有塗層渦輪葉片100。因此，利用單步驟過程塗布本公開的渦輪葉片100(即，兩個塗層在同一時間在不同部位中沉積到葉片100上)。

現在參照圖6，例示了用於塗布燃氣渦輪發動機10的構件的方法300的一個實施例的流程圖。如302處所示，方法300包括將燃氣渦輪發動機的構件的第一部分與構件的第二部分隔離。如304處所示，方法300包括同時在構件的第一部分上沉積第一塗層材料和在構件的第二部分上沉積第二塗層材料，其中，第一和第二塗層材料不同。

如提到的那樣，燃氣渦輪發動機10的構件可包括任何適當的構件，諸如渦輪葉片、風扇葉片、壓縮機葉片、噴嘴、護罩、護罩支撐件、框架、渦輪靜葉、引導靜葉、或壓縮機靜葉。因此，當塗布渦輪葉片時，將燃氣渦輪發動機10的葉片的第一部分與葉片的第二部分隔離的步驟可包括將葉片的柄部放置在掩蔽室中且在掩蔽室上靠著葉片翼型件的平臺放置掩蔽蓋，以便將柄部與翼型件隔離。

在其他實施例中，第一和第二塗層材料可包括基於鉻的塗層、基於鋁的塗層、基於矽的塗層、鉑塗層、鈀塗層、或任何其他適當的塗層材料，諸如在本文中描述的那些。更具體而言，第一塗層材料可包括基於鉻的材料，而第二塗層材料可包括基於鋁的材料。在此種實施例中，同時在構件的第一部分上沉積第一塗層材料和在構件的第二部分上沉積第二塗層材料的步驟可包括在將掩蔽蓋放置在掩蔽室上之前利用基於鉻的材料填充掩蔽室以便塗布柄部和利用基於鋁的材料沉積翼型件。在特定的實施例中，基於鉻的材料可包括粉末。

在額外的實施例中，利用基於鋁的材料沉積翼型件的步驟可包括將渦輪葉片放置在塗布爐中且將翼型件暴露於蒸汽相的基於鋁的材料，以便塗布翼型件，如之前描述的。

在又一實施例中，方法300還可包括從塗布爐移除渦輪葉片，當柄部保持在掩蔽室中時冷卻渦輪葉片，從掩蔽室移除掩蔽蓋，和從掩蔽室移除柄部。

本書面說明使用示例以公開本發明，包括最佳實施方式，並且還使任何本領域技術人員能夠實踐本發明，包括製造並且使用任何設備或系統並且實行任何合併的方法。本發明的可申請專利的範圍由權利要求限定，並且可包括由本領域技術人員想到的其他示例。如果這些其他示例包括不與權利要求的字面語言不同的結構元件，或者如果這些其他示例包括與權利要求的字面語言無顯著差別的等同結構元件，則這些其他示例意圖在權利要求的範圍內。