修復渦輪機部件的方法
2023-12-03 01:55:56 2
專利名稱：修復渦輪機部件的方法
技術領域：
本發明主要涉及修復渦輪機部件的翼面壁的被除去部分的方法。
背景技術：
為了提高效率，一直在追求燃氣渦輪機的更高工作溫度。然而，由於工作溫度的提高，渦輪機部件的耐高溫性能必須相應地提高。雖然通過鎳及鈷基的超耐熱合金的配方，在高溫能力方面已取得了顯著進步，但單獨的這些合金常常不適於用來製作位於燃氣渦輪機某些部分的渦輪機部件、渦輪機護罩、葉片、噴嘴、燃燒室裡襯及偏轉板、增壓器等。對於例如渦輪機葉片、靜葉片等這些部件的通用解決方法是熱隔絕，以便使它們的工作溫度減至最小。為此目的，熱阻隔覆蓋層被敷加在渦輪機部件的金屬基底的上方，所述部件受到這種高表面溫度的作用。
熱阻隔覆蓋層通常包括覆蓋金屬基底的陶瓷層，所述金屬基底包含金屬或金屬合金。各種陶瓷材料曾被用作陶瓷層，例如，化學上穩定的氧化鋯(金屬氧化物)，諸如氧化釔-穩定的氧化鋯、氧化鈧-穩定的氧化鋯、氧化鈣-穩定的氧化鋯和氧化鎂-穩定的氧化鋯。通常選擇氧化釔-穩定的氧化鋯陶瓷覆蓋層作熱阻隔覆蓋層，前者諸如含有約7％的氧化釔及約93％的氧化鋯。
為了促使陶瓷層粘附在下面的金屬基底上和防止其氧化，因此，通常在金屬基底上形成了粘合層，所述粘合層由抗氧化的覆蓋合金層或抗氧化的擴散覆蓋層組成，所述抗氧化的覆蓋合金層諸如是MCrAlY，此處M可能是鐵、鈷和/或鎳；所述抗氧化擴散覆蓋層諸如是鋁化物，例如鋁化鎳及鋁化鉑。根據所使用的粘合層，通過熱噴塗技術或通過物理汽相澱積(PVD)技術，熱阻隔覆蓋層可被敷加在粘合層上，所述噴塗技術諸如是等離子體噴塗；所述物理汽相澱積技術例如是電子束物理汽相澱積(EB-PVD)。
在某些例子中，渦輪機部件簡單地要求環境保護，以隔開燃氣渦輪機的氧化氣氛以及存在的其它腐蝕劑。例如，諸如渦輪機葉片、靜葉片等的渦輪機部件，當在燃氣渦輪機的某些部分中工作時，可能對氧化或其它腐蝕問題敏感。在這些例子中，諸如鋁化鉑、鋁化鎳的擴散覆蓋層或簡單的鋁化物覆蓋層可被敷加於金屬基底上。這些擴散覆蓋層通常能夠抵抗在燃氣渦輪機工作期間產生的氧化或其它的腐蝕作用。
雖然在提高熱阻隔覆蓋層的耐用性方面取得了顯著的進步，以及擴散覆蓋層已被用於環境保護，但是在某些情況下，這些覆蓋層通常將需要加以清除及修理。例如，熱阻隔覆蓋層以及擴散覆蓋層可能對各種形式的傷害是敏感的，這些傷害包括被渦輪機吸入的物體、腐蝕、氧化以及來自周圍汙染物的侵襲，這些將要求去除和修理覆蓋層。在渦輪機部件製造期間也可能需要清除覆蓋層，這是由於覆蓋層的缺陷、搬運的損傷和需要重複與非覆蓋層相關的製造加工，它們要求清除覆蓋層，例如放電加工(EDM)操作等。
在熱阻隔覆蓋層及保護性的擴散覆蓋層的清除中，通常使用諸如噴砂處理、蒸汽珩磨及玻璃珠錘擊的磨削程序。在這些磨削程序中，熱阻隔覆蓋層的粘合層與一些下面的金屬基底通常一起被除去。類似地，在除去擴散覆蓋層中，一些下面的金屬基底通常也被除去。在除去擴散覆蓋層及擴散粘合層時，下面的金屬基底的除去特別嚴重，因為這些覆蓋層/這些粘合層彌散入和攙雜入金屬基底表面。見2001年5月29日頒布的共同受讓的美國專利NO.6,238,743(「使用含水的氟化氫銨溶液除去陶瓷覆蓋層而不減少粘合層」)(Brooks)；2002年4月30日頒布的美國專利NO.6,379,749(「使用含水的氟化氫銨或氟氫化納的溶液除去陶瓷覆蓋層而不損傷下面的基底材料」)(Zimmerman等人)；和2003年6月26日公布的美國專利申請NO.2003/0116237(「使用含水的硝酸及磷酸溶液除去部分附加層來恢復擴散鋁化物覆蓋層，但在再鍍鋁之前沒有擴散鋁化物覆蓋層的擴散帶」)(Worthing，Jr.等人)。
對於諸如渦輪機葉片、靜葉片等某些渦輪機部件的情況，它們含有從其上曾除去這些覆蓋層的翼面，由於除去了部分金屬基底，翼面的壁厚變得較薄。由於覆蓋層被除去，增加了其修理時間，當更多的金屬基底被除去時，翼面的壁厚通常逐漸變得更薄。確實，翼面的壁厚可能變得如此薄，使得渦輪機葉片、靜葉片等不再能使用，並因此必須報廢或廢棄。見2003年6月26日公布的共同受讓的美國專利申請NO.2003/0116237(Worthing，Jr.等人)。
因此，希望能夠修理燃氣渦輪機部件的這些覆蓋層，而不使翼面的壁厚減小變得如此劇烈以致需要報廢或廢棄渦輪機的部件。
發明內容
本發明的實施例廣泛地指向包括下列步驟的方法(a)提供包含翼面的渦輪機部件，所述翼面包含具有一定壁厚的金屬基底，其中部分壁厚已被除去而造成剩餘壁厚；(b)提供與剩餘壁厚至少基本相匹配的金屬成分；和(c)把所述金屬成分敷加至剩餘壁厚，使所述金屬成分(1)被附著在剩餘壁厚；和(2)至少基本修復被除去的壁厚。
本發明的另一個實施例廣泛地指向包括下列步驟的方法(a)提供先前修理過的含有翼面的渦輪機部件，所述翼面包含具有一定壁厚的金屬基底，其中部分壁厚已被除去而造成剩餘壁厚；(b)提供與剩餘壁厚至少基本相匹配的金屬成分；和(c)把所述金屬成分敷加至剩餘壁厚，使所述金屬成分(1)被附著在剩餘壁厚；和(2)至少基本修復被除去的壁厚。
在修復翼面的壁厚和特別是渦輪機部件的已修理過的翼面方面，本發明方法的實施例提供了一些優點和好處。例如，能有效地修復已修理過的翼面的被除去的壁厚的能力，使得可多次地修理在這些翼面上的保護覆蓋層，而沒有對含有翼面的渦輪機部件的機械性能或其它性能(例如機械強度)的不利影響。所述能力能有效地修復已修理過的翼面的壁厚，同時避免了由於壁厚不夠而必須處置已修理過的渦輪機部件(例如渦輪機葉片)。
圖1是渦輪機葉片的立體視圖，本發明方法對它是有用的；圖2是根據本發明方法的實施例修復被除去的翼面壁厚之前圖1的所述葉片的剖面視圖；圖3是根據本發明方法的實施例修復被除去的翼面壁厚之後圖1的所述葉片的剖面視圖；圖4是顯示根據本發明方法的實施例修復被除去的翼面壁厚之前渦輪機葉片的翼面的側剖面視圖的圖像；以及圖5是顯示根據本發明方法的實施例修復被除去的翼面壁厚之後渦輪機葉片的翼面的側剖面視圖的圖像。
具體實施例方式
當應用於本文時，術語「壁厚」是指翼面壁中的金屬基底的總厚度。
當應用於本文時，術語「修理區域」是指翼面區域，諸如擴散覆蓋層的覆蓋層從所述翼面區域被整個地或部分地除去。
當應用於本文時，術語「除去的壁厚」是指當諸如擴散覆蓋層的覆蓋層被除去時，被除去的金屬基底的壁厚部分。
當應用於本文時，術語「剩餘壁厚」是指在除去所述部分壁厚之後所剩餘的金屬基底的壁厚部分。
當應用於本文時，術語「附著於剩餘壁厚」是指敷加的金屬成分變成與剩餘壁厚相結合、構成一體、相連接，或者相粘結。通常，敷加的金屬成分變成與所述剩餘壁厚構成或基本構成一體。
當應用於本文時，術語「至少基本修復除去的壁厚」是指修復被除去的壁厚，因此翼面中的金屬基底的壁厚與除去部分壁厚之前的相同或基本相同。
當應用於本文時，術語「先前修理過的渦輪機部件」是指曾修理過一次或更多次(即多次)的渦輪機部件，例如，通過除去保護覆蓋層(例如熱阻隔覆蓋層等)、除去擴散覆蓋層等，使得金屬基底的翼面部分的壁厚曾一次或更多次被除去。
當應用於本文時，術語「匹配的或基本匹配的」意思是指金屬成分與金屬基底的剩餘壁厚的標稱合金成分匹配或基本匹配(例如在合金的正常規範界限範圍之內)。通過與金屬基底的剩餘壁厚的標稱合金成分匹配或基本匹配，用於修復除去的壁厚的金屬成分具有較多的機會變得附著於金屬基底的剩餘壁厚，和特別是變得與金屬基底的剩餘壁厚構成或基本構成一體。
當應用於本文時，術語「高γ體優質鎳合金」通常是指，有多於約5％的鋁或多於約6％結合的鋁與鈦的鎳。
當應用於本文時，術語「單晶合金」在慣用意義上是指沒有晶粒間界和晶狀形態的金屬合金。
當應用於本文時，術語「定向結晶合金」在慣用意義上是指具有定向的晶粒間界和晶狀形態的金屬合金。
當應用於本文時，術語「等軸合金」在慣用意義上是指具有多個晶粒間界和晶狀形態的金屬合金。
當應用於本文時，術語「擴散覆蓋層」是指通過擴散技術澱積的覆蓋層，並且通常含有各種貴金屬的鋁化物以及簡單的鋁化物(即不含貴金屬而形成的那些鋁化物)，所述貴金屬的鋁化物諸如是鋁化鎳及鋁化鉑。這些擴散覆蓋層通常通過化學汽相澱積(CVD)、固體(包裝)滲碳技術等形成於金屬基底上。例如見1979年4月10日頒布的美國專利NO.4,148,275(Benden等人)；1999年7月27日頒布的美國專利NO.5,928,725(Howard等人)；和2000年3月21日頒布的美國專利NO.6,039,810(Mantkowski等人)(每個專利的有關部分都被包含在本文中作參考)，各專利公開了通過CVD敷加鋁化物擴散覆蓋層的各種裝置和方法。
當應用於本文時，術語「包括」意指各種成分、化合物、部件、組成、覆蓋層、基底、層、步驟等可共同地被用於本發明中。因此，術語「包括」包含更限定性的術語「主要由...組成」和「由...組成」。
本文使用的總量、部分、比例及百分比都是重量上的，除非另有說明。
本發明方法的實施例是基於以下發現渦輪機部件的翼面部分的被除去壁厚可被修復，所述渦輪機部件諸如是渦輪機葉片(blade)、渦輪機翼(vane)、渦輪機噴嘴等，因此包含翼面的渦輪機部件可被再使用。例如，出於修理擴散覆蓋層的目的而除去擴散覆蓋層，或為了修理諸如熱阻隔覆蓋層的覆蓋的保護覆蓋層時，下面的金屬基底的部分壁厚通常也被除去。先前，擴散覆蓋層或其它的覆蓋層被再敷加而沒有修復翼面的金屬基底的這個被除去的壁厚。特別是在擴散覆蓋層已被除去了若干次(即多次)之後，翼面的金屬基底的剩餘壁厚通常逐漸變得更薄，直至剩餘壁厚是如此之薄使渦輪機部件不再能使用，而不得不報廢或廢棄。任選地，擴散覆蓋層可通過特殊的技術(例如通過應用特殊的剝離溶液)而被除去，所述特殊的技術避免或基本避免除去下面的金屬基底。見2001年5月29日頒布的共同受讓的美國專利NO.6,238,743(「應用含水的氟化氫銨除去陶瓷覆蓋層而不減少粘合層」)(Brooks)；2002年4月30日頒布的美國專利NO.6,379,749(「應用含水的氟化氫銨或氟氫化鈉除去陶瓷覆蓋層而不損傷下面的基底材料」)(Zimmerman，Jr.等人)；和2003年6月26日公布的美國專利申請NO.2003/0116237(「應用含水的硝酸及磷酸溶液除去部分附加層，但在再鍍鋁之前沒有擴散鋁化物覆蓋層的擴散區域而恢復擴散鋁化物覆蓋層」)(Worthing，Jr.等人)。
本發明方法的實施例解決了由至少周期地除去擴散覆蓋層的需要導致的這些問題，即在修理區域中有效地修復這個被除去的翼面的金屬基底的壁厚。在修理區域中，在修復或基本修復翼面的被除去的壁厚時，金屬基底的剩餘壁厚的金屬成分被這樣匹配或基本匹配使金屬成分更可能變得與翼面的剩餘壁厚相連結，並特別是與其變成一體。所施加的金屬成分的量以足以修復或基本修復翼面的修理區域中金屬基底被除去的壁厚。金屬成分也可以通過使金屬成分能粘附於金屬基底的剩餘壁厚的技術(例如物理汽相澱積)來敷加，並通常變得與其成一體或基本成一體。能夠通過本發明方法的實施例有效地修復已修理過的翼面的被除去的壁厚的能力，允許例如多次修理在這些翼面上的保護覆蓋層，而對含有翼面的渦輪部件的機械性能或其它性能(例如機械強度)沒有不利的影響。特別是，能夠有效地修復已修理過的翼面的壁厚的能力，避免了由於沒有足夠的壁厚而不得不丟棄已修理過的渦輪機部件(例如渦輪機葉片)，這種丟棄可能是昂貴的。
在修復含有翼面的任何渦輪機(例如燃氣渦輪機)部件中，本發明方法的實施例是有用的。含有翼面的這些渦輪機部件可包括渦輪機葉片、渦輪機翼、渦輪機噴嘴或渦輪機具有葉片的碟片(turbue blisk)等。雖然下面的本發明方法的實施例的討論將參照渦輪機葉片，並且特別是含有這些葉片的其翼面部分，但也應理解到本發明方法對於含有翼面並要求修理翼面的被除去的壁厚的其它渦輪機部件(例如裡襯、襟翼及排氣噴嘴的密封件)是有用的。
如後文所描述的，本發明的各種實施例還通過參考附圖進行了圖釋。參考附圖，圖1描繪了諸如渦輪機葉片或渦輪機翼的燃汽氣渦輪機的部件製品，而且特別是通常標註為10的渦輪機葉片(渦輪機翼具有關於相應部分的類似外觀)。葉片10一般含有翼面12，在燃氣渦輪機工作期間熱的燃燒氣體被引導對著翼面12，而因此它的表面遭遇到高溫的環境。翼面12具有標註為14的「高壓側」，它是凹形的；而吸入側標註為16，它是凸形的，並有時稱為「低壓側」或「背側」。在工作中，熱的燃燒氣體被引導對著高壓側14。葉片10用燕尾18固定在渦輪機碟片(未顯示)上，燕尾18從葉片10的平臺20向下的延伸。在葉片10的某些實施例中，一些內通路延伸通過翼面12的內部，終止於翼面12的表面中的標註為22的開口。在工作期間，冷卻空氣流被引導通過所述內部通路，以冷卻或降低翼面12的溫度。
參考圖2，翼面12的金屬基底通常標註為30，並被顯示成具有表面34。基底30可包含任何種類的金屬或更常用的金屬合金，包括鎳基、鈷基和/或鐵基的那些合金。基底30通常包括鎳基、鈷基和/或鐵基的超耐熱合金。合適的超耐熱合金可具有單晶體、定向結晶的或等軸的形態。這些超耐熱合金公開於各種參考資料中，例如，2000年6月13日頒布的共同受讓的美國專利NO.6,074,602(Wukusick等人)；2002年9月3日頒布的美國專利NO.6,444,057(Darolia等人)；和2005年6月14日頒布的美國專利NO.6,905,559(O′Hara等人)，每個專利的有關部分被包含於本文作參考。超耐熱合金通常也在以下雜誌中描述Kirk-Othmer s Encyclopedia of Chemical Technology，第三版，12卷，417-479頁(1980)，和15卷，787-800頁(1981)。適用於本文的圖解的鎳基超耐熱合金的標註商標名稱為Inconel、Nimonic、Rene，例如Rene142及N4定向結晶合金，ReneN5及N6單晶體合金，以及Rene80及125等軸的合金。本發明方法的實施例對修復高壓渦輪機葉片10的壁厚特別有用，高壓渦輪機葉片10含有高γ體優質鎳合金，葉片10受到最熱的、燃氣渦輪機的最不利環境的作用。
通常金屬基底30的覆蓋表面34是保護覆蓋層，諸如通常標註為42的擴散覆蓋層，具有或不具有附加保護覆蓋層，所述附加保護覆蓋層諸如是覆蓋的熱阻隔覆蓋層(TBC)，其中擴散覆蓋層42的功能基本如同提高TBC與基底30的表面34的粘附的粘合層。在渦輪機正常工作期間或超時工作時，將需要除去擴散覆蓋層42，因為例如通過異物被渦輪機吸入、腐蝕、氧化以及來自環境汙染的侵蝕，覆蓋的TBC或擴散覆蓋層42本身已變成被磨損或被損傷。在本發明方法的實施例中，有個初始步驟，它涉及從金屬基底30剝離或除去擴散覆蓋層42(及任何覆蓋的TBC)。擴散覆蓋層42可通過任何合適方法而被除去，所述方法對熟悉除去擴散覆蓋層的技術人員是已知的。除去這些擴散覆蓋層42的方法可以是機械的去除、化學的去除或它們的任何結合。合適的去除方法包含具有或沒有表面屏蔽的噴砂，所述表面不會受到噴砂(見1998年3月3日頒布給Niagara等人的共同受讓的美國專利No.5,723,078，特別是4章46-66行，它被包含在本文中作參考)、微加工、雷射蝕刻(見1998年3月3日頒布給Niagara等人的共同受讓的美國專利No.5,723,078，特別是4章67行至5章3行和14-17行。它被包含在本文中作參考)、使用擴散覆蓋層42的化學蝕刻劑的處理方法(諸如利用光刻法)的處理，所述化學蝕刻劑諸如是含有鹽酸、氫氟酸、硝酸、氟化氫氨及它們的混合物的那些蝕刻劑(例如見1998年3月3日頒布給Nagaraj等人的共同受讓的美國專利No.5,723,078，特別是5章3-10行；1986年1月7日頒布給Adinolfi等人的美國專利No.4,563,239，特別是2章67行至3章7行；1982年10月12頒布給Fishter等人的美國專利No.4,353,780，特別是1章50-58行；和1983年10月25日頒布給Fishter等人的美國專利No.4,411,730，特別是1章50-58行；每個專利的有關公開被包含在本文中作參考)、具有水壓的處理(即水噴射處理)、加裝或不加裝磨粒的處理，以及這些方法的各種結合。通常擴散覆蓋層42通過噴砂而被除去，其中擴散覆蓋層42受到碳化矽顆粒、鋼珠、剛玉顆粒或其它形式磨粒的磨削作用。噴砂中使用的這些顆粒通常是氧化鋁顆粒，而通常具有的顆粒尺寸為約220-約35目(約63-約500μ)，更經常是約80-約60目(約180-約250μ)。
參考圖2，在從翼面12的通常標註為50的修理區域上除去擴散覆蓋層42時，通常金屬基底30的部分壁厚被除去，如通常標註為58。由於除去了金屬基底30的部分壁厚58，金屬基底30的通常標註為66的總厚度被減小了，因此留下了金屬基底30的通常標註為72的剩餘壁厚部分。如果擴散覆蓋層42被除去若干次，被除去的壁厚58通常增多，留下越來越少的金屬基底30的剩餘壁厚72。最終，金屬基底30的剩餘壁厚72變得如此薄，以致葉片10不再能使用，並將不得不報廢或廢棄。
為避免需要報廢或廢棄葉片10，本發明方法的實施例在擴散覆蓋層42被敷加於基底30的表面34之前，完全或基本完全修復修理區域50中的被除去的壁厚58。通過與存在於基底30的剩餘壁厚72中的金屬合金的金屬成分相匹配或基本相匹配，使基底30的修理區域50的被除去的壁厚58被修復。
參考圖3，用於修復被除去的壁厚58中的金屬成分，以如標號80所標示的足以完全或基本完全修復被除去的壁厚58的量，使用任何適合於敷加金屬成分至修理區域50的物理汽相澱積(PVD)技術，使金屬成分敷加至基底30的修理區域58。合適的PVD技術是從汽相或離子相直接澱積而不是從液相或固相澱積的那些技術，使得金屬基底與澱積的金屬成分之間的分界邊界被減至最小。合適的PVD技術包含電子束物理汽相澱積(BBPVD)，陰極電弧、等離子體、脈衝雷射澱積(PLD)等，以及這些PVD技術的結合，包括EBPVD與陰極電弧的結合、EBPVD與等離子體的結合、EBPVD與噴鍍(濺射)的結合、EBPVD與PLD的結合、噴鍍與PLD的結合、陰極電弧與PLD的結合等。例如見1997年7月8日頒布的美國專利NO.5,645,893(Rickerby等人)(特別是第3列36-63行)；和1998年2月10日頒布的美國專利NO.5,716,720(Murphy)(特別是第5列24-61行)(每個專利的有關部分被包含在本文中作參考)，所述專利公開了根據本發明方法的實施例通過包含EBPVD技術的各PVD技術來敷加金屬成分的各種裝置和方法。
在金屬成分被敷加於基底30的剩餘壁厚72的修理區域50之後，已修復的壁厚80的被敷加的金屬成分然後被熱處理，因此在通常標示為88的界面處它粘附於金屬基底30的剩餘壁厚72，並且通常與它變成一體或基本是一體。通常，被敷加的金屬成分諸如通過感應加熱，使它與基底30的剩餘壁厚72構成一體，而避免加熱諸如燕尾18的葉片10的其它部分，以及避免影響敷加於翼面12的內部覆蓋層，諸如敷加於內部冷卻通道(未顯示)的那些覆蓋層。除了感應加熱之外，使敷加的金屬成分與基底30的剩餘壁厚72構成一體或基本一體的其它方法包括閃光燈的應用，它具有葉片10的其它部分的冷卻和/或熱隔絕，所述葉片10的其它部分應避免被熱處理。
圖4及5中顯示的圖像圖釋了本發明方法的實施例的好處。圖4顯示渦輪機葉片10的翼面12，其中金屬基底30包括Rene142鎳基金屬合金。如圖4中所示，擴散覆蓋層42以及壁厚的一部分(即被除去的壁厚58)已從基底30上被除去，留下剩餘壁厚72。如圖5中所示，包括Rene142鎳基金屬合金的匹配的金屬成分通過陰極電弧/等離子體技術被敷加至剩餘壁厚72，而後通過感應加熱進行處理以形成修復的壁厚80。這個修復的壁厚80與剩餘壁厚72基本成一體，如由標註為88的稀薄的間界線所示。還有如圖5中所示，覆蓋層92(它可以是或不是擴散覆蓋層42)被敷加至並覆蓋修復的壁厚80。
在通過本發明方法的實施例獲得了修復的壁厚80之後，擴散覆蓋層42(或是諸如粘合層等的任何其它覆蓋層)可通過任何適當的擴散覆蓋技術進行再敷加。再敷加擴散覆蓋層42的合適技術包括固體滲碳，上包裝、汽相、化學汽相澱積(CVD)或懸浮液塗覆工藝。例如見1979年4月10日頒布的美國專利NO.4,148,275(Benden等人)和1999年7月27日頒布的美國專利NO.5,928,725(Howard等人)；和2000年3月21日頒布的美國專利NO.6,039,810(Mantkowski等人)中的合適的CVD技術(每個專利的有關部分被包含於本文中作參考)。例如見1998年6月2日頒布的共同受讓的美國專利NO.5,759,032(Sangeeta等人)；1999年11月16日頒布的美國專利NO.5,985,368(Sangeeta等人)；和2001年9月25日頒布的美國專利NO.6,294,261(Sangeeta等人)中合適的懸浮液凝膠覆蓋層澱積技術(每個專利的有關部分被包含在本文中作參考)。
在擴散覆蓋層42的再敷加之後，如果需要，合適的TBC可被敷加或再敷加至擴散覆蓋層42或其上。TBC可具有提供熱絕緣性能的任何合適的厚度。TBCs通常具有的厚度為約1-約30mils(密耳)(約25-約769μ)，更常用是約3-約20mils(約75-約513μ)。通過各種慣用的熱阻隔覆蓋方法，TBC可形成於擴散覆蓋層42上或其上方。例如TBCs可通過物理汽相澱積(PVD)或通過噴鍍來生成，該PVD諸如是電子束PVD(EB-PVD)、過濾電弧澱積。本文應用的合適噴鍍技術包括但不局限於直流二極體噴鍍，無線電頻率噴鍍，離子束噴鍍，反應噴鍍，磁控管噴鍍和可調噴鍍。PVD技術可形成具有抗應變或容許的微結構的TBCs，所述微結構諸如是垂直微裂紋結構。EB-PVD技術可形成高抗應變的柱狀結構，以進一步增加覆蓋層的粘附。例如見1997年7月8日頒布的美國專利NO.5,645,893(特別是第3列36-63行)(Rickerby等人)；和1998年2月10日頒布的美國專利NO.5,716,720(特別是第5列24-61行)(Murphy)(全部被包含在本文中作參考)，它們公開了通過包含EB-PVD技術的PVD技術敷加TBCs的各種裝置和方法。
用於形成TBCs的另一種技術是通過熱噴塗進行的。當應用於本文時，術語「熱噴塗」是指敷加或澱積TBC的任何噴塗方法，所述TBC涉及加熱及通常陶瓷材料的至少部分或完全的熱熔化以及已加熱的/已熔化的陶瓷材料的澱積，通常通過把加熱的燃氣流帶入到擴散覆蓋層42上或其上方。合適的熱噴塗澱積技術包括等離子體噴塗，諸如空氣等離子體噴塗(APS)和真空等離子體噴塗(VPS)；高速含氧燃料(HVOF)噴塗；爆炸噴塗；絲網噴塗等，以及這些技術的結合。應用於本文中的特別合適的熱噴塗澱積技術是等離子體噴塗。適用的等離子體噴塗技術對技術人員是熟知的。例如見Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology，第3版，15卷，255頁及注中的參考資料，以及1994年7月26日頒布的美國專利NO.5,332,598(Kawasaki等人)；1991年9月10日頒布的美國專利NO.5,047,612(Savkar等人)；和1998年5月3日頒布的美國專利NO.4,741286(Itoh等人)(各專利的有關部分被包含於本文中作參考)，各專利描述了適用於本文的等離子體噴塗的各個方面，包括實施等離子體噴塗的裝置。
雖然已描述了本發明的特定實施例，明顯的是技術人員可對它們做出各種修改而不背離如附錄的各權利要求限定的本發明的精神和目標。
133634(GEAE-0013-UTY)申請的元件清單(2005.7.8)10 渦輪機葉片 12 翼面14 翼面12的高壓側 16 翼面12的低壓側18 燕尾20 葉片10的平臺22 冷卻孔 30 金屬基底34 基底30的表面42 擴散覆蓋層50 翼面12的修理區域58 除去的壁厚66 總壁厚 72 剩餘壁厚80 修復的壁厚 88 圖5所示的剩餘壁厚與修復的壁厚之間的邊界92 覆蓋於圖5中修復的壁厚80上的覆蓋層
權利要求
1.一種方法，包括下列步驟(a)提供包含翼面(12)的渦輪機部件(10)，翼面(12)含有具有一定壁厚(66)的金屬基底(30)，其中一部分壁厚(58)已被除去，以便提供剩餘壁厚(72)；(b)提供與剩餘壁厚(72)至少基本相匹配的金屬成分(80)；和(c)把金屬成分(80)敷加於剩餘壁厚(72)，使得金屬成分(80)(1)被附著於剩餘壁厚(72)；和(2)至少基本修復了除去的壁厚(58)。
2.如權利要求1的方法，其特徵在於在步驟(a)中提供的渦輪機部件(10)是渦輪機葉片(10)或渦輪機翼(10)。
3.如權利要求1-2中任一項的方法，其特徵在於剩餘壁厚(72)及金屬成分(80)都包含鎳基合金。
4.如權利要求1-3中任一項的方法，其特徵在於鎳基合金是高γ體優質鎳合金。
5.如權利要求1-4中任一項的方法，其特徵在於步驟(c)是這樣進行的利用物理汽相澱積把金屬成分(80)敷加於剩餘壁厚(72)。
6.如權利要求1-5中任一項的方法，其特徵在於步驟(c)是這樣進行的利用陰極電弧或等離子體技術把金屬成分(80)敷加於剩餘壁厚(72)。
7.如權利要求1-6中任一項的方法，其特徵在於步驟(c)是這樣實施的被敷加的金屬成分(80)與剩餘壁厚(72)成一體或基本成一體。
8.如權利要求1-7中任一項的方法，其特徵在於步驟(c)是這樣進行的熱處理所敷加的金屬成分(80)使它與剩餘壁厚(72)成一體。
9.如權利要求1-8中任一項的方法，其特徵在於步驟(c)是通過感應加熱來實施的。
10.如權利要求1-9中任一項的方法，其特徵在於在步驟(a)中提供的渦輪機部件(10)是先前已修理過的渦輪機部件(10)。
全文摘要
修復渦輪機部件(10)的被除去翼面壁(12)的部分(58)的方法。這個方法包括下列步驟(a)提供含有翼面(12)的渦輪機部件(10)，翼面(12)含有具有一定壁厚(66)的金屬基底(30)，其中一部分壁厚(58)已被除去，以便造成剩餘壁厚(72)；(b)提供與剩餘壁厚(72)的成分至少基本匹配的金屬成分(80)；和(c)把金屬成分(80)敷加於剩餘壁厚(72)，使得金屬成分(80)(1)被附著於剩餘壁厚(72)；和(2)至少基本修復了被除去的壁厚(58)。還提供了一種方法，該方法用於修復先前修理過的渦輪機部件(10)的翼面壁的被除去部分(58)。
文檔編號C23C14/14GK1932081SQ20061010098
公開日2007年3月21日 申請日期2006年8月1日 優先權日2005年8月1日
發明者T·J·凱利 申請人:通用電氣公司