BRPI0613524B1 - Accessory for use in a coating operation - Google Patents

Description

“ACESSÓRIO PARA USO EM UMA OPERAÇÃO DE REVESTIMENTO” Campo Da Invenção Γ00011 Esta invenção diz respeito a um acessório para uso em uma operação de revestimento por deposição física de vapor e a um método para revestir simultaneamente uma pluralidade de peças de trabalho, tais como pás do rotor e paletas do estator de compressor de turbina a gás com revestimentos resistentes a erosão.

Fundamentos Da Invenção [0002] Freqüenlemente, motores de turbina a gás de aeronave, tanque e helicóptero são operados em um ambiente de deserto, onde as pás do rotor e paletas do estator do compressor da turbina a gás são expostas a meio erosivo, tais como areia e sujeira. Esses efeitos da erosão levam a maior consumo de combustível, perda de potência, maiores temperaturas operacionais gerais, e podem causar danos no equipamento do compressor e turbina. Revestimentos resistentes a erosão, tais como TiN, TiCN, TiZrN, TiZrCN, TiAIN e TiAlCN, aplicados por deposição física de vapor com arco catódico, podem ser usados para prolongar a vida dos aerofólios do compressor em um ambiente de erosão por areia. Ver, por exemplo, patente U.S. 5.071.693.

[0003] Deposição física de vapor é um processo de revestimento na alça de mira. Substratos a ser revestidos precisam ser manipulados no vapor para se conseguir uma cobertura uniforme. Seções do substrato que não exigem um revestimento precisam ser cobertas adequadamente com uma máscara.

[0004] Aerofólios de compressor de turbina têm uma seção do aerofólio que estende-se para fora para bombear o ar para a câmara de combustão, A porção do aerofólio da turbina oposta à porção do aerofólio é usada para anexar o aerofólio na parte do disco ou rotor do motor, que não está no fluxo do ar e, portanto, não precisa de proteção contra os efeitos erosivos. Esta parte do aerofólio da turbina geralmente tem a forma de um rabo de andorinha, que é montado em fendas de rabo de andorinha porção do disco ou rotor do motor.

Conseqüentemente, ela é freqüentemente referida como rabo de andorinha.

[0005] As paredes da porção rabo de andorinha do aerofólio da turbina fazem contato com as paredes das fendas rabo de andorinha do disco ou rotor. Depois de um longo período de tempo, ou girando a altas velocidades, as paredes do rabo de andorinha apresentam um fenômeno relacionado à fadiga, referido como corrosão por atrito. Observou-se que corrosão por atrito é exacerbada pelos revestimentos aplicados na porção do aerofólio do aerofólio da turbina. Assim, a fim de se obterem as propriedades desejadas nas várias porções do aerofólio da turbina para maximizar a vida do aerofólio da turbina, tem sido necessário desenvolver métodos para revestir devidamente a porção do aerofólio do aerofólio da turbina sem afetar a porção rabo de andorinha do aerofólio da turbina.

[0006] Deposição física de vapor é extensivamente usada para aplicar revestimentos cerâmicos de barreira térmica em aerofólios de turbinas por meio de evaporação por feixe eletrônico. Tem sido feito um trabalho extensivo para projetar processos e produzir acessórios para aplicar um revestimento uniforme em uma variedade de tamanhos e formas de aerofólios.

[0007] A patente U.S. 5.997.947 revela um acessório de revestimento do tipo modular rotativo para uso em processos de revestimento por deposição física de vapor por feixe eletrônico (EBPYD). O acessório inclui adicionalmente uma estrutura de suporte e dispositivos anexados na estrutura de suporte para permitir que ela gire em tomo de um primeiro eixo. O acessório inclui adicionalmente dispositivos cassete dentro da estmtura de suporte para segurar uma ou mais peças de trabalho a ser revestidas. Os dispositivos cassete são unidos na estmtura de suporte por árvores que permitem que o dispositivos cassete girem em tomo de um segundo eixo substancialmente paralelo ao primeiro eixo e permite assim que cada peça de trabalho que está sendo revestida gire em tomo de seu eixo longitudinal. Os dispositivos cassete suportam cada peça de trabalho para que as superfícies do aerofólio a ser revestidas sejam mantidas substancialmente paralelas à fonte de revestimento.

[0008] Conforme indicado anteriormente, deposição física de vapor por arco catódico pode ser usada para aplicar revestimentos resistentes a erosão. Deposição física de vapor por arco catódico é, em uma primeira instância, um processo de deposição na alça de mira. Vapor criado pela descarga de arco catódico na superfície do catodo propaga basicamente em uma linha reta da superfície do catodo em direção às peças de trabalho. Efeitos de segunda ordem na propagação de vapor incluem a dispersão do vapor ionizado na atmosfera de gás da câmara, que cria uma certa potência de lançamento em tomo das quinas e nas cavidades e, mais expressivamente, atração eletrostática do vapor altamente ionizado, e assim maior acúmulo de revestimento nas bordas e contornos vivos das peças de trabalho, tais como pontas dos aerofólios e bordos de avanço e fuga dos aerofólios. Entretanto, o recurso de deposição predominante, durante o revestimento da superfície de peças de trabalho planas, tais como a plataforma e o aerofólio de pás e paletas de compressor, é a propagação da alça de mira de vapor. Para fornecer a máxima espessura de revestimento nas peças de trabalho, tal como a parte inferior do aerofólio e na plataforma, a visão entre a superfície do catodo e as superfícies da peça de trabalho não devem ser desobstmídas.

[0009] Assim continua haver uma necessidade na tecnologia de acessórios de revestimento para uso em aplicação de revestimento por deposição física de vapor que permita revestir simultaneamente uma pluralidade de peças de trabalho e que promova a produção de revestimentos de alta qualidade. Os acessórios de revestimento devem permitir a aplicação de revestimento apenas às porções das peças de trabalho que exigem revestimentos protetores, protegendo ao mesmo tempo aquelas porções das peças de trabalho que não exigem um revestimento protetor. Adicionalmente, os acessórios de revestimento devem ser reutilizáveis e de fabricação rei ativa mente barata.

Sumário Da Invenção [00010] Esta invenção diz respeito a um acessório para uso em uma operação de revestimento que compreende: uma estrutura de suporte compreendendo um elemento de base circular, um elemento de topo circular oposto ao elemento de base circular, e uma pluralidade de elementos estruturais unindo o dito elemento de topo no dito elemento de base; uma pluralidade de elementos de painel alinhada com uma direção vertical em torno da periferia externa da dita estrutura de suporte, formando uma estrutura tipo cilindro, os ditos elementos de painel presos no dito elemento de topo circular e no dito elemento de base circular; os ditos elementos de painel incluindo uma pluralidade de aberturas para segurar peças de trabalho nas quais um revestimento deve ser aplicado, as ditas aberturas voltadas para fora da dita estrutura de suporte, c as ditas aberturas configuradas para receber uma porção das ditas peças de trabalho que não exigem revestimento; os ditos elementos de painel compreendendo uma pluralidade de elementos de chapa, pelo menos alguns dos ditos elementos de chapa provendo uma barreira para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e para prender as ditas peças de trabalho nas ditas aberturas; e as ditas aberturas posicionadas nos ditos elementos de painel para que as ditas peças de trabalho fiquem alinhadas em uma direção vertical, e que uma porção das peças de trabalho que exige revestimento estenda-se até o volume externo das ditas aberturas e uma porção das peças de trabalho que não exige revestimento fique mantida no volume interno das ditas aberturas, para que não haja essencial mente nenhuma comunicação direta entre o volume interno das aberturas e o volume externos das aberturas através da dita barreira.

[00011] Esta invenção também diz respeito a um método para revestir simultaneamente uma pluralidade de peça de trabalho, compreendendo: (i) prover um acessório compreendendo: uma estrutura de suporte compreendendo um elemento de base circular, um elemento de topo circular oposto ao elemento de base circular, e uma pluralidade de elementos estruturais unindo o dito elemento de topo no dito elemento de base; uma pluralidade de elementos de painel alinhada em uma direção vertical em tomo da periferia externa da dita estmtura de suporte, formando uma estmtura tipo cilindro, os ditos elementos de painel presos no dito elemento de topo circular e no dito elemento de base circular; os ditos elementos de painel incluindo uma pluralidade de aberturas para segurar peças de trabalho nas quais um revestimento deve ser aplicado, as ditas aberturas voltadas para fora da dita estmtura de suporte, e as ditas aberturas configuradas para receber uma porção das ditas peças de trabalho que não exige revestimento; os ditos elementos de painel compreendendo uma pluralidade de elementos de chapa, pelo menos alguns dos elementos de chapa provendo uma barreira para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e para suportar, e para prender as ditas peças de trabalho nas ditas aberturas; e as ditas aberturas posicionadas nos ditos elementos de painel para que as ditas peças de trabalho fiquem alinhadas em uma direção vertical, e que uma porção das peças de trabalho que exige revestimento estenda-se até o volume externo das ditas aberturas e uma porção das peças de trabalho que não exige revestimento fique mantida no volume interno das ditas aberturas, para que não haja essencialmente nenhuma comunicação direta entre o volume interno das aberturas e o volume externos das aberturas através da dita barreira; (ii) carregar a prender peças de trabalho nas ditas aberturas dos ditos elementos de painel; (iii) posicionar o dito acessório em um sistema de acionamento rotativo em uma câmara de revestimento que tem uma fonte de material de revestimento; e (iv) operar o sistema de acionamento para fazer com que o acessório gire, e revestir simultaneamente por meio de deposição física de vapor essa porção das ditas peças de trabalho que estende-se até o volume externo das ditas aberturas.

Descrição Resumida Dos Desenhos [00012] A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma porção de um acessório mostrando uma estrutura de suporte cilíndrica e três elementos de painel presos nela.

[00013] A figura 2 é uma vista explodida de uma porção de um elemento de painel usado para revestir pás de rotor.

[00014] A figura 3 é uma vista explodida de uma porção de um elemento de painel usado para revestir paletas de estator.

[00015] A figura 4 é uma vista lateral de uma porção de um acessório posicionado em uma mesa rotativa na câmara de revestimento.

[000ló] A figura 5 é uma fotografia de um acessório de revestimento mostrando uma estrutura de suporte cilíndrica e elementos de painel presos nela.

[00017] A figura 6 é uma fotografia de um acessório de revestimento mostrando elementos dc painel presos nela.

[00018] A figura 7 é uma fotografia de uma porção de um elemento de painel mostrando um arranjo de aerofólto escalonado.

Descrição Detalhada Da Invenção [00019] Conforme indicado anteriormente, o acessório desta invenção compreende: uma estrutura de suporte 14 compreendendo um elemento de base circular 10, um elemento de topo circular 11, oposto ao elemento de base circular 10, e uma pluralidade de elementos estruturais 12 unindo o dito elemento de topo 11 no dito elemento de base 10; uma pluralidade de elementos de painel 13 alinhada em uma direção vertical em tomo da periferia externa da dita estmtura de suporte 14, formando uma estmtura tipo cilindro, os ditos elementos de painel 13 presos no dito elemento de topo circular 11 e no dito elemento de base circular 10; os ditos elementos de painel 13 incluindo uma pluralidade de aberturas para segurar peças de trabalho nas quais um revestimento deve ser aplicado, as ditas aberturas voltadas para fora da dita estmtura de suporte, e as ditas aberturas configuradas para receber uma porção das ditas peças de trabalho que não exige revestimento; os ditos elementos de painel 13 compreendendo uma pluralidade de elementos de chapa, pelo menos alguns dos ditos elementos de chapa provendo uma barreira para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e para prender as ditas peças de trabalho nas ditas aberturas; e as ditas aberturas posicionadas nos ditos elementos de painel 13 para que as ditas peças de trabalho fiquem alinhadas em uma direção vertical, e que uma porção das peças de trabalho que exige que o revestimento estenda-se até o volume externo das ditas aberturas e uma porção das peças de trabalho que não exige revestimento fique mantida no volume interno das ditas aberturas, para que não haja essencialmente nenhuma comunicação direta entre o volume interno das aberturas e o volume externo das aberturas através da dita barreira. Em uma modalidade preferida, o acessório desta invenção é especificamente projetada para uso em revestimento por deposição física de vapor de aerofólios de compressor com TiN, ou revestimentos resistentes a erosão similares.

[00020] Recursos chaves do acessório desta invenção incluem entre outros: um acessório cilíndrico arranjado verticalmente que segura cerca de 12 ou menos a cerca de 36 ou mais, preferivelmente cerca de 18 a cerca de 30, mais preferivelmente cerca de 22 a cerca de 26 acessórios de painel planas alongados; elementos de painel são projetados para segurar firmemente de 1 a cerca de 4 ou mais fileiras, preferivelmente 2 fileiras de cerca de 5 ou menos a cerca de 25 ou mais, preferivelmente cerca de 10 a cerca de 20, mais preferivelmente cerca de 10 a cerca de 15 aerofólios e cobrir com máscara o rabo de andorinha; elementos de painel permitem a fácil mistura e casamento de tipos de partes igualmente dimensionadas, porém diferentes, em uma operação de revestimento; o arranjo vertical dos aerofólios minimiza a exposição a sujeira antes e durante o revestimento; o arranjo de aerofólios escalonado minimiza a perda de revestimento pelo auto-sombreamento; a cobertura de proteção com precisão do rabo de andorinha é obtida pelas máscaras usinadas com precisão e blindagens adicionais; o travamento de partes com um rabo de andorinha circunferencial é obtido por meio de uma chapa de fixação móvel; o travamento de partes com um rabo de andorinha tipo protuberância é obtido por meio de um conceito tipo prensagem ao soltar; e painéis são projetados de maneira a permitir a limpeza aquosa ou desengraxamento por vapor depois do acessório, eliminando assim a necessidade de contato humano com as partes depois da limpeza.

[00021] O acessório de revestimento representado na figura 1 mostra uma estrutura de suporte cilíndrica 14 com elementos de painel 13 alinhados em uma direção vertical em tomo da periferia externa da estmtura de suporte cilíndrica 14. A figura 1 mostra um elemento de base circular 10, elemento de topo circular 11 e elementos estruturais 12, isto é, elementos tipo haste, unindo o elemento de base circular 10 no elemento de topo circular 11. O elemento de topo circular 11 na figura 1 inclui um dispositivo para receber uma extremidade dos ditos elementos de painel 13 e o elemento de base 10 também inclui um dispositivo para receber uma extremidade dos ditos elementos de painel 13, prendendo assim os elementos de painel 13 na estrutura de suporte 14. Em uma modalidade, o elemento de topo 11 pode incluir uma virola ou protuberância saliente para receber o elemento de painel 13 que pode incluir uma extremidade com ganchos que permite que ela se encaixe na virola ou protuberância saliente. O elemento de base 10 pode incluir um entalhe para receber uma extremidade dos ditos elementos de painel 13. Outros dispositivos adequados para afixar elementos de painel 13 na estrutura de suporte cilíndrica 14 podem incluir ganchos, parafusos de rosca cilíndrica, porcas, parafusos de rosca cônica, arame, grampos, pinos e similares. Dispositivos de fixação convencionais podem ser empregados com os elementos de painel 13 e estrutura de suporte cilíndrica 14. O acessório de revestimento pode conter de cerca de 12 ou menos a cerca de 36 ou mais elementos de painel 13, dependendo do tamanho do acessório de revestimento e do tamanho dos elementos de painel 13.

[00022] O tamanho do acessório não é estritamente crítico, e pode variar em uma ampla faixa. Entretanto, conforme representado na figura 4, o acessório deve ser de um tamanho apropriado de maneira a permitir seu posicionamento em um sistema de acionamento rotativo 40 em uma câmara de revestimento 41 e permitir que o sistema de acionamento 40 seja operado, permitindo assim que o acessório gire. A circunferência do acessório pode tipicamente variar de cerca de 75 centímetro ou menos a cerca de 250 centímetros ou mais, preferivelmente de cerca de 90 a cerca de 200 centímetros, e mais preferivelmente de cerca de 90 a cerca de 125 centímetro. O diâmetro do acessório pode tipicamente variar de cerca de 20 centímetros ou menos a cerca de 100 centímetros ou mais, preferivelmente de cerca de 25 a cerca de 75 centímetro, e mais preferivelmente de cerca de 30 a cerca de 50 centímetros. A altura do acessório pode tipicamente variar de cerca de 20 centímetros ou menos a cerca de 100 centímetros ou mais, preferivelmente de cerca de 25 centímetro a cerca de 75 centímetro e mais preferivelmente de cerca de 30 a cerca de 50 centímetros.

[00023] Conforme mostrado na figura 2, os elementos de painel usados para revestir pás de rotor 19 compreendem (i) um elemento de chapa de máscara de base 20 que não tem aberturas para segurar as ditas peças de trabalho 19, o dito elemento de chapa de máscara de base 20 provendo uma barreira de base para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas, (ii) um elemento de chapa de base 21 que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho 19, o dito elemento de chapa de base 21 posicionado acima do dito elemento de chapa de máscara de base 20, (iii) um elemento de chapa de fixação 22 que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho 19, as ditas aberturas sendo alinhadas com as aberturas do dito elemento de chapa de base 21, o dito elemento de chapa de fixação 22 posicionado acima do dito elemento de chapa de base 21, e o dito elemento de chapa de fixação 22 provendo uma barreira superior para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e prender as ditas peças de trabalho 19 nas ditas aberturas, (iv) um elemento de chapa de suporte da pá do rotor 23 que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho 19, as ditas aberturas sendo alinhadas com as aberturas do dito elemento de chapa de base 21 e elemento de chapa de fixação 22, o dito elemento de chapa de suporte da pá do rotor 23 posicionada acima do dito elemento de chapa de fixação 22, (v) um elemento de chapa de máscara da pá do rotor 24 que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho 19, as ditas aberturas sendo alinhadas com as aberturas do dito elemento de chapa de base 21, elemento de chapa de fixação 22 e elemento de chapa de suporte da pá do rotor 23, o dito elemento de chapa de máscara da pá do rotor 24 posicionado acima do dito elemento de chapa de suporte da pá do rotor 23, e (vi) dispositivo de fixação 25, 27, 28 e 29 para prender o dito elemento de chapa de máscara de base 20, elemento de chapa de base 21, elemento de chapa de fixação 22, elemento de chapa de suporte da pá do rotor 23 e elemento de chapa de máscara da pá do rotor 24 uns nos outros.

[00024] Dispositivos de fixação ilustrativos para prender o dito elemento de máscara de chapa de base 20, elemento de chapa de base 21, elemento de chapa de fixação 22, elemento de chapa de suporte da pá do rotor 23 e elemento de chapa de máscara da pá do rotor 24 incluem, por exemplo, parafusos, espaçadores, porcas e similares, mostrados na figura 2. Outros dispositivos de fixação adequados podem incluir parafusos, pinos, arame, grampos e similares. Dispositivos de fixação convencionais podem ser empregados com os elementos de painel.

[00025] O elemento de chapa de fixação 22 é importante para prender as peças de trabalho da pá do rotor 19 nos elementos de painel. Conforme mostrado na figura 2, as aberturas do dito elemento de chapa de fixação 22 são travados de forma removível com as aberturas do dito elemento de chapa de base 21 e o dito elemento de chapa de suporte da pá do rotor 23. O elemento de chapa de fixação 22 inclui uma abertura do dispositivo de fixação que é maior que a abertura do dispositivo de fixação do elemento de chapa de base 21 e o elemento de chapa de suporte da pá do rotor 23, permitindo assim que o elemento de chapa de fixação 22 seja ajustado para prender as peças de trabalho de pá do rotor 19 nos elementos de painel.

[00026] O tamanho dos elementos de painel usados para revestir pás do rotor não é estritamente crítico e pode variar em uma ampla faixa. Entretanto, os elementos de painel devem ser de tamanho apropriado de maneira a permitir seu posicionamento e fixação na estrutura de suporte. Os elementos de painel podem tipicamente variar de comprimento de cerca de 20 centímetros ou menos a cerca de 100 centímetros ou mais, preferivelmente de cerca de 25 a cerca de 75 centímetro, e mais preferivelmente de cerca de 30 a cerca de 50 centímetros. Os elementos de painel podem tipicamente variar de largura de cerca de 2 centímetros ou menos a cerca de 10 centímetros ou mais, preferivelmente de cerca de 2 a cerca de 6 centímetro, e mais preferivelmente de cerca de 2 a cerca de 5 centímetro. Os elementos de painel podem tipicamente variar de espessura de cerca de 0,1 centímetro ou menos a cerca de 1 centímetro ou mais, preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 0,6 centímetro, e mais preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 0,5 centímetro.

[00027] Conforme mostrado na figura 3, os elementos de painel usados para revestir paletas de estator 35 compreendem (i) um elemento de chapa de base 30 que não tem aberturas para segurar as ditas peças de trabalho 35, o dito elemento de chapa de base 30 provendo uma barreira de base para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas, (ii) um elemento de chapa de máscara raiz 31 que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho 35, o dito elemento de chapa de máscara raiz 31 posicionado acima do dito elemento de chapa de base 30, (iii) um elemento de chapa de máscara 32 que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho 35, as ditas aberturas sendo alinhadas com as aberturas do dito elemento de chapa de máscara raiz 31, o dito elemento de chapa de máscara 32 posicionado acima do dito elemento de chapa de máscara raiz 31, e o dito elemento de chapa de máscara raiz 31 e o dito elemento de chapa de máscara 32 provendo uma barreira superior para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e prender as ditas peças de trabalho 35 nas ditas aberturas, e (iv) dispositivos de fixação 33 e 34 para prender o dito elemento de chapa de base 30, elemento de chapa de máscara raiz 31 e elemento de chapa de máscara 32 uns nos outros.

[00028] Dispositivos de fixação ilustrativos para prender o dito elemento de chapa de base 30, elemento de máscara raiz 31 e elemento de chapa de máscara 32 uns nos outros incluem, por exemplo, parafusos, espaçadores, porcas e similares, mostrados na figura 3. Outros dispositivos de fixação adequados podem incluir parafusos de rosca cilíndrica, pinos, arame, grampos e similares. Dispositivos de fixação convencionais podem ser empregados com elementos de painel.

[00029] O tamanho dos elementos de painel usados para revestir paletas não é estritamente crítico, e pode variar em uma ampla faixa. Entretanto, os elementos de painel devem ser de tamanho apropriado de maneira a permitir seu posicionamento e fixação na estrutura de suporte. Os elementos de painel podem tipicamente variar de comprimento de cerca de 20 centímetros ou menos a cerca de 100 centímetros ou mais, preferivelmente de cerca de 25 a cerca de 75 centímetro, e mais preferivelmente de cerca de 30 a cerca de 50 centímetros. Os elementos de painel podem tipicamente variar na largura de cerca de 2 centímetros ou menos a cerca de 10 centímetros ou mais, preferivelmente de cerca de 2 a cerca de 6 centímetro, e mais preferivelmente de cerca de 2 a cerca de 5 centímetro. Os elementos de painel podem tipicamente variar de espessura de cerca de 0,1 centímetro ou menos a cerca de 1 centímetro ou mais, preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 0,6 centímetros, e mais preferivelmente de cerca de 0,2 a cerca de 0,5 centímetros.

[00030] Os elementos de painel permitem a fácil mistura ou combinação de tipos de peças de trabalho de tamanhos similares, porém diferentes, em uma operação de revestimento. Por exemplo, o acessório pode incluir alguns elementos de painel com pás de rotor de compressor de turbina a gás e outros elementos de painel com paletas do estator do compressor de turbina a gás, Preferivelmente, cada elemento de painel contém todas as mesmas peças de trabalho. O desenho dos acessórios de revestimento desta invenção permite o revestimento eficiente de uma grande quantidade de aerofólios com alta produtividade e rendimento. O rendimento do revestimento da primeira vez é muito alto, em virtude dos defeitos de revestimento minimizados causados pela contaminação de particulados. Este alto rendimento é obtido por meio de uma orientação vertical otimizada do aerofólio, descrita a seguir.

[00031] O acessório de revestimento orienta os aerofólios com a ponta voltada para fora em uma superfície cilíndrica mostrada nas figuras 1, 5 e 6. Para dar a flexibilidade para misturar e combinar aerofólios em uma operação de revestimento, aerofólios do mesmo tipo de parte são agrupados em elementos de painel específicos da parte que são afixados em uma estrutura de suporte cilíndrica. Um elemento de painel pode segurar tipicamente de 1 a cerca de 4 ou mais fileiras, cada fileira contendo de cerca de 5 ou menos a cerca de 25 ou mais aberturas para segurar peças de trabalho. Os aerofólios são orientados verticalmente de maneira a minimizar a coleta de sujeira na superfície e impedir assim defeitos do revestimento. Os aerofólios são preferivelmente espaçados e arranjados de maneira a maximizar a constituição do revestimento e minimizar o auto-sombreamento. Isto é obtido pelo espaçamento das fileiras de aerofólio e por um arranjo de aerofólios escalonado, descritos aqui e mostrados na figura 7.

[00032] Nos acessórios de revestimento desta invenção, o rabo de andorinha é protegido com máscara contra a constituição de revestimento que, se não protegido com máscara, de outra forma levaria a problemas de desgaste e problemas dimensionais indesejados no processo de acessório do rotor/estator. Todas as chapas de mascaramento são usinadas com precisão para dar uma proteção com máscara de precisão ao rabo de andorinha com mínimo excesso de jateamento.

[00033] Adicionalmente, conforme descrito a seguir, todas os acessórios são projetados de maneira a permitir limpeza aquosa ou desengraxamento por vapor depois do acessório, arranjando furos de drenagem apropriados para o líquido de limpeza. Este conceito garante que não há nenhum contato com a superfície a ser revestida depois da limpeza final.

[00034] O número de aberturas para segurar as peças de trabalho e um elemento de painel não é estritamente crítico, e pode variar em uma ampla faixa, dependendo do tipo e tamanho de equipamento de revestimento de arco catódico usado, bem como do tamanho dos aerofólios. Um elemento de painel tipicamente tem de 1 a cerca de 4 fileiras ou mais, preferivelmente 2 fileiras de aberturas para segurar peças de trabalho, cada fileira tendo de cerca de 5 ou menos a cerca de 25 ou mais aberturas, dependendo do tamanho das peças de trabalho. Preferivelmente, um elemento de painel tem 2 fileiras de cerca de 5 a cerca de 20 aberturas para segurar peças de trabalho.

[00035] O acessório desta invenção permite o revestimento de peças de trabalho, tais como pás de rotor de compressor e paletas de estator de turbina a gás, que podem ter vários desenhos ou configurações de tecido adiposo, tais como circunferencial, protuberância, axial e outras. Com relação ao desenho ou configuração de aerofólios rabo de andorinha, o rabo de andorinha tem que ser protegido com máscara contra acúmulo de revestimento de maneira a prevenir problemas de desgaste e problemas dimensionais indesejadas no processo de acessório do rotor/estator. De acordo com esta invenção, os elementos de painel para aerofólios com um rabo de andorinha circunferencial ou axial, tipicamente pás de rotor, são projetados como uma construção de chapa metálica multicamadas consistindo de uma chapa de mascaramento 24, chapa de suporte da pá do rotor 23, chapa de fixação 22, chapa de base 21 e chapa de mascaramento de base 20, mostrados na figura 2. Os elementos de painel para aerofólios com um rabo de andorinha axial podem ser projetados de forma a incluir um bloco de acessório que também age como uma máscara do rabo de andorinha. Os elementos de painel para aerofólios com um rabo de andorinha com uma protuberância, tipicamente paletas de estator, são projetados como uma construção de chapa metálica multicamadas, consistindo em uma chapa de mascaramento 32, chapa de máscara raiz 31 e chapa de base 30, mostradas na figura 3. Todas as chapas de mascaramento são usinadas com precisão para prover proteção com máscara de precisão do rabo de andorinha com mínimo excesso de jateamento.

[00036] Conforme indicado anteriormente, em uma modalidade preferida desta invenção, o acessório de revestimento compreende um tambor cilíndrico composto de elementos de painel arranjados verticalmente. Uma outra variação desta invenção é compor um cilindro por meio de elementos de painel circulares ou em forma de anel empilhados verticalmente. Esta variação arranjaria os aerofólios da mesma maneira que a modalidade do elemento de painel, e permitiría também misturar e casar as peças de trabalho.

[00037] De acordo com esta modalidade, esta invenção diz respeito a um acessório para uso em uma operação de revestimento que compreende: uma estrutura de suporte compreendendo um elemento de base circular, um elemento de topo circular oposto ao elemento de base circular, e uma pluralidade de elementos estruturais unindo o dito elemento de topo no dito elemento de base; uma pluralidade de elementos de painel circulares alinhados em uma direção horizontal em tomo da periferia externa da dita estmtura de suporte, formando uma estmtura tipo cilindro; os ditos elementos de painel incluindo uma pluralidade de aberturas para segurar peças de trabalho nas quais um revestimento deve ser aplicado, as ditas aberturas voltadas para fora da dita estmtura de suporte, e as ditas aberturas configurada para receber uma porção das ditas peças de trabalho que não exige revestimento; os ditos elementos de painel compreendendo uma pluralidade de elementos de chapa, pelo menos alguns dos ditos elementos de chapa provendo uma barreira para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e para prender as ditas peças de trabalho nas ditas aberturas; e as ditas aberturas posicionadas nos ditos elementos de painel para que as ditas peças de trabalho fiquem alinhadas em uma direção horizontal e uma porção das peças de trabalho que exige revestimento estenda-se até o volume externo das ditas aberturas e uma porção das peças de trabalho que não exige revestimento seja mantida no volume interno das ditas aberturas, para que não haja essencialmente nenhuma comunicação direta entre o volume interno das aberturas e o volume externo das aberturas através da dita barreira.

[00038] O tamanho dos elementos de painel circulares usados para revestir pás não é estritamente crítico, e pode variar em uma ampla faixa. Entretanto, os elementos de painel circulares devem ser de tamanho apropriado de maneira a permitir seu posicionamento e fixação na estrutura de suporte. Os elementos de painel circulares podem tipicamente variar na circunferência de cerca de 75 centímetro ou menos a cerca de 250 centímetros ou mais, preferivelmente de cerca de 80 a cerca de 200 centímetros, e mais preferivelmente de cerca de 90 a cerca de 150 centímetros. Os elementos de painel circulares podem tipicamente variar de largura de cerca de 2 centímetros ou menos a cerca de 10 centímetros ou mais, preferivelmente de cerca de 2 a cerca de 6 centímetro, e mais preferivelmente de cerca de 2 a cerca de 5 centímetro.

[00039] O número de aberturas para segurar peças de trabalho em um elemento de painel circular não é estritamente crítico, e pode variar em uma ampla faixa. Um elemento de painel circular tipicamente tem de 1 a cerca de 4 fileiras ou mais, preferivelmente 2 fileiras de aberturas para segurar peças de trabalho, cada fileira tendo de cerca de 12 ou menos a cerca de 200 ou mais aberturas, dependendo do tamanho das peças de trabalho. Preferivelmente, um elemento de painel circular tem 2 fileiras de cerca de 12 a cerca de 100 aberturas para segurar peças de trabalho.

[00040] Em uma modalidade que envolve elementos de painel circulares, o elemento de topo circular da estrutura de suporte pode incluir um dispositivo para receber um lado dos ditos elementos de painel circulares e o elemento de base pode também incluir um dispositivo para receber um lado dos ditos elementos de painel circulares, prendendo assim os elementos de painel circulares na estrutura de suporte. Em uma modalidade, o elemento de topo e o elemento de base podem incluir um entalhe para receber um lado dos ditos elementos de painel circulares. Outros dispositivos adequados para afixar elementos de painel circulares na estrutura de suporte cilíndrica podem incluir, parafusos de rosca cilíndrica, porcas, parafusos de rosca cônica, pinos, arame, grampos e similares. Dispositivos de fixação convencionais podem ser empregados com os elementos de painel circulares e estrutura de suporte.

[00041] Tal como com os elementos de painel arranjados verticalmente, os aerofólios em elementos de painel circulares são orientados verticalmente de maneira a minimizar a coleta de sujeira na superfície e impedir assim defeitos de revestimento. Os aerofólios são preferivelmente espaçados e arranjados de maneira a maximizar o acúmulo de revestimento e minimizar auto-sombreamento. Isto é obtido pelo espaçamento das fileiras de aerofólios e por um arranjo de aerofólios escalonado, descritos aqui e mostrados na figura 7.

[00042] Os componentes do acessório de revestimento desta invenção podem ser formados de qualquer material adequado conhecido na tecnologia. Entretanto, o material do acessório deve ser eletricamente condutor de maneira a permitir passagem de corrente para as peças de trabalho a ser revestidas nas etapas de processo de ataque iônico e metalização da operação de revestimento. Por exemplo, todos os componentes da estrutura de suporte cilíndrica, bem como todos os componentes dos elementos de painel, podem ser formados de um material metálico, tal como aço inoxidável, por exemplo, SST 304 e Inconel.

[00043] Todas os acessórios são projetados de maneira a permitir limpeza aquosa ou desengraxamento por vapor depois do acessório, arranjando furos de drenagem apropriados para o líquido de limpeza. Este conceito garante que não há contato com a superfície a ser revestida depois da limpeza final. Particularmente, o acessório é projetado de maneira tal que ela permita fácil drenagem de aberturas de uma solução de limpeza aquosa. Isto permite a limpeza do conjunto de acessório depois de montar as peças de trabalho para remover toda contaminação na superfície das peças de trabalho. Contaminação superficial das peças de trabalho pode ser introduzida durante o acessório pelo contato humano e similares. Preferivelmente, o elemento de chapa de base usado em elementos de painel para revestir paletas representado na figura 3 tem uma pluralidade de furos de drenagem para remoção da solução de limpeza aquosa.

[00044] Conforme também indicado anteriormente, esta invenção diz respeito a um método para revestir simultaneamente uma pluralidade de peças de trabalho, compreendendo: (i) prover um acessório compreendendo: uma estrutura de suporte 14 compreendendo um elemento de base circular 10, um elemento de topo circular 11 oposto ao elemento de base circular 10, e uma pluralidade de elementos estruturais 12 unindo o dito elemento de topo 12 no dito elemento de base 10; uma pluralidade de elementos de painel 13 alinhada em uma direção vertical em tomo da periferia externa da dita estmtura de suporte 14, formando uma estmtura tipo cilindro, os ditos elementos de painel 13 presos no dito elemento de topo circular 11 e no dito elemento de base circular 10; os ditos elementos de painel 13 incluindo uma pluralidade de aberturas para segurar peças de trabalho nas quais um revestimento deve ser aplicado, as ditas aberturas voltadas para fora da dita estmtura de suporte, e as ditas aberturas configuradas para receber uma porção das ditas peças de trabalho que não exige revestimento; os ditos elementos de painel 13 compreendendo uma pluralidade de elementos de chapa, pelo menos alguns dos ditos elementos de chapa provendo uma barreira para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e para prender as ditas peças de trabalho nas ditas aberturas; e as ditas aberturas posicionadas nos ditos elementos de painel 13 para que as ditas peças de trabalho fiquem alinhadas em uma direção vertical, e que uma porção das peças de trabalho que exige revestimento estenda-se até o volume externo das ditas aberturas e uma porção das peças de trabalho que não exige revestimento fique mantida no volume interno das ditas aberturas para que não haja essencialmente nenhuma comunicação direta entre o volume interno das aberturas e o volume externo das aberturas através da dita barreira; (ii) carregar e prender peças de trabalho nas ditas aberturas dos ditos elementos de painel 13; (iii) posicionar o dito acessório em um sistema de acionamento rotativo 40 em uma câmara de revestimento 41 que tem uma fonte de material de revestimento; e (iv) operar o sistema de acionamento 40 para fazer com que o acessório gire, e revestir simultaneamente por meio de deposição física de vapor essa porção das ditas peças de trabalho que estende-se até o volume externo das ditas aberturas.

[00045] Conforme representado na figura 4, o acessório fica posicionado em uma câmara de revestimento de deposição física de vapor 41 sobre um sistema de acionamento rotativo 40, por exemplo, mesa rotativa. Catodos de arco 42 ficam posicionados nas paredes laterais da câmara de revestimento 41. O sistema de acionamento rotativo 40 é operado fazendo com que o acessório gire. As peças de trabalho são simultaneamente revestidas por deposição física de vapor. A figura 6 mostra um acessório cheio com elementos de painel, com cada elemento de painel cheio com peças de trabalho.

[00046] Esta invenção também diz respeito a um método para revestir simultaneamente uma pluralidade de peças de trabalho, compreendendo: (i) prover um acessório compreendendo: uma estrutura de suporte compreendendo um elemento de base circular, um elemento de topo circular oposto ao elemento de base circular, e uma pluralidade de elementos estruturais unindo o dito elemento de topo no dito elemento de base; uma pluralidade de elementos de painel circulares alinhada em uma direção horizontal em tomo da periferia externa da dita estmtura de suporte, formando uma estmtura tipo cilindro; os ditos elementos de painel incluindo uma pluralidade de aberturas para segurar peças de trabalho nas quais um revestimento deve ser aplicado, as ditas aberturas voltadas para fora da dita estmtura de suporte, e as ditas aberturas configuradas para receber uma porção das ditas peças de trabalho que não exige revestimento; os ditos elementos de painel compreendendo uma pluralidade de elementos de chapa, pelo menos alguns dos elementos de chapa provendo uma barreira para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e para prender as ditas peças de trabalho nas ditas aberturas; e as ditas aberturas posicionadas nos ditos elementos de painel para que as ditas peças de trabalho fiquem alinhadas em uma direção horizontal e uma porção das peças de trabalho que exige revestimento estenda-se até o volume externo das ditas aberturas e uma porção das peças de trabalho que não exige revestimento seja mantida no volume interno das ditas aberturas, para que não haja essencialmente nenhuma comunicação direta entre o volume interno das aberturas de o volume externo das aberturas através da dita barreira; (ii) carregar e prender peça de trabalho nas ditas aberturas dos ditos elementos de painel; (iii) posicionar o dito acessório em um sistema de acionamento rotativo em uma câmara de revestimento que tem uma fonte de material de revestimento; e (iv) operar o sistema de acionamento para fazer com que o acessório gire, e revestir simultaneamente por meio de deposição física de vapor essa porção das ditas peças de trabalho que estende-se até o volume externo das ditas aberturas.

[00047] Deposição física de vapor na câmara de revestimento pode ser conduzida por métodos convencionais conhecidos na tecnologia. Ver, por exemplo, patente U.S. 5.071.693, cuja revelação está aqui incorporada pela referência. Sistema de revestimento resistente à erosão ilustrativo que pode ser usado com os acessórios de revestimento desta invenção incluem TiN, TiCN, TiZrN, TiZrCN, TiAIN, TiAlCN e similares. Deposição física de vapor pode ser usada para aplicar os revestimentos resistentes a erosão por meio de evaporação reativa ou pulverização catódica, por exemplo, por meio de evaporação por arco catódico, evaporação por feixe de elétrons reativos de catodo oco, pulverização catódica reativa e similares.

[00048] Para prover a máxima espessura de revestimento nas peças de trabalho, tais como a parte inferior do aerofólio e na plataforma, a vista entre a superfície do catodo e as superfícies da peça de trabalho não deve ser obstruída. No arranjo preferido de alinhar verticalmente as peças de trabalho em fileiras em painéis e em um acessório rotativo, as peças de trabalho podem fazer sombra em si próprias, se as fileiras ficarem espaçadas muito próximas umas das outras. Este auto-sombreamento pode ser minimizado, quando as fileiras são separadas suficientemente espaçadas para permitir que vapor chegue às peças de trabalho em uma fileira sem obstrução do fluxo de vapor pelas peças de trabalho na fileira vizinha.

[00049] Para melhorar ainda mais o fluxo de vapor para as plataformas e partes inferiores do aerofólio das peças de trabalho, é vantajoso espaçar as peças de trabalho na direção vertical e deslocar a localização das peças de trabalho de fileira para fileira de maneira tal que o vapor possa atravessar as peças de trabalho de uma fileira e chegar na plataforma e partes inferiores dos aerofólios das peças de trabalho escalonadas na fileira seguinte.

[00050] Em uma modalidade preferida, o espaçamento de fileiras de uma a duas vezes o comprimento do aerofólio (plataforma até a ponta), um espaçamento de peça de trabalho na direção vertical de uma a duas vezes a largura da corda do aerofólio, e um arranjo escalonado alternado das peças de trabalho nas fileiras pode prover basicamente a mesma taxa de deposição na plataforma e partes inferiores do aerofólio das peças de trabalho como uma peça de trabalho independente sem nenhuma sombra própria.

[00051] Em uma modalidade desta invenção, um revestimento multicamadas contendo nitretos é produzido nas peças de trabalho por um método que compreende: (a) colocar um acessório contendo a peça de trabalho a ser revestida em um sistema de acionamento rotativo 40 em uma câmara 41, o dito acessório compreendendo: uma estrutura de suporte 14 compreendendo um elemento de base circular 10, um elemento de topo circular 11 oposto ao elemento de base circular 10, e uma pluralidade de elementos estruturais 12 unindo o dito elemento de topo 11 no dito elemento de base 10; uma pluralidade de elementos de painel 13 alinhada em uma direção vertical em tomo da periferia externa da dita estmtura de suporte 14, formando uma estmtura tipo cilindro, os ditos elementos de painel 13 presos no dito elemento de topo circular 11 e no dito elemento de base circular 12; os ditos elementos de painel 13 incluindo uma pluralidade de aberturas para segurar peças de trabalho nas quais um revestimento deve ser aplicado, as ditas aberturas voltadas para fora da dita estmtura de suporte, e as ditas aberturas configuradas para receber uma porção das ditas peças de trabalho que não exige revestimento; os ditos elementos de painel 13 compreendendo uma pluralidade de elementos de chapa, pelo menos alguns dos ditos elementos de chapa provendo uma barreira para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e para prender as ditas peças de trabalho nas ditas aberturas; e as ditas aberturas posicionadas nos ditos elementos de painel 13 para que as ditas peças de trabalho fiquem alinhadas em uma direção vertical, e que uma porção das peças de trabalho que exige revestimento estenda-se até o volume externo das ditas aberturas e uma porção das peças de trabalho que não exige revestimento fique mantida no volume interno das ditas aberturas, para que não haja essencialmente nenhuma comunicação direta entre o volume interno das aberturas e o volume externo das aberturas através da dita barreira; (b) adicionar à câmara 41 um alvo a base de titânio e uma mistura de gás contendo nitrogênio; (c) operar o dito sistema de acionamento 40 para fazer com que o acessório gire e evapore simultaneamente o titânio do alvo a base de titânio para produzir um vapor de titânio para reagir com o nitrogênio na mistura de gás contendo nitrogênio para formar uma camada contendo nitreto de titânio de um teor de nitrogênio desejado nessa porção das peças de trabalho que estende-se até o volume externo das ditas aberturas; (d) mudar a razão de nitrogênio para titânio na etapa (c) para formar uma outra camada contendo nitreto de titânio nas peças de trabalho revestidas que tem um teor de nitrogênio de pelo menos 2 porcento atômico de nitrogênio diferente do nitrogênio contido no revestimento previamente depositado; e (e) repetir a etapa (d) pelo menos uma vez para formar um revestimento multicamadas de pelo menos duas camadas nas quais pelo menos uma camada contém pelo menos 2 porcento atômico de nitrogênio diferente do nitrogênio contido em uma camada adjacente. A razão de nitrogênio para titânio pode ser alterada, alterando-se a corrente, alterando-se o fluxo de nitrogênio, ou uma combinação de ambos.

[00052] Em uma outra modalidade desta invenção, é produzido um revestimento multicamadas contendo nitreto nas peças de trabalho por um método que compreende: (a) colocar um acessório contendo peças de trabalho a ser revestidas em um sistema de acionamento rotativo 40 em uma câmara de deposição de vapor 41, o dito acessório compreendendo: uma estrutura de suporte 14 compreendendo um elemento de base circular 10, um elemento de topo circular 11 oposto ao elemento de base circular 10, e uma pluralidade de elementos estruturais 12 unindo o dito elemento de topo 11 no dito elemento de base 10; uma pluralidade de elementos de painel 13 alinhada em uma direção vertical em tono da periferia externa da dita estrutura de suporte 14, formando uma estrutura tipo cilindro, os ditos elementos de painel 13 presos no dito elemento de topo circular 11 e no dito elemento de base circular 10; os ditos elementos de painel 13 incluindo uma pluralidade de aberturas para segurar peças de trabalho nas quais um revestimento deve ser aplicado, as ditas aberturas voltadas para fora da dita estrutura de suporte, e as ditas aberturas configuradas para receber uma porção das ditas peças de trabalho que não exige revestimento; os ditos elementos de painel 13 compreendendo uma pluralidade de elementos de chapa, pelo menos alguns dos ditos elementos de chapa provendo uma barreira para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas, e para prender as ditas peças de trabalho nas ditas aberturas; e as ditas aberturas posicionadas nos ditos elementos de painel 13 para que as ditas peças de trabalho fiquem alinhadas em uma direção vertical, e que uma porção das peças de trabalho que exige revestimento estenda-se até o volume externo das ditas aberturas e uma porção das peças de trabalho que não exige revestimento seja mantida no volume interno das ditas aberturas, para que não haja essencialmente nenhuma comunicação direta entre o volume interno das aberturas e o volume externo das aberturas através da dita barreira; (b) adicionar à câmara de deposição de vapor 41 um anodo e um catodo a base de titânio juntamente com uma mistura de gás contendo nitrogênio; (c) operar o dito sistema de acionamento 40 para fazer com que o acessório gire e aplicar simultaneamente uma tensão no catodo e no eletrodo para estabelecer uma corrente para realizar evaporação do titânio do catodo a base de titânio para produzir um vapor de titânio para reagir com o nitrogênio na mistura de gás contendo nitrogênio para formar uma camada contendo nitreto de titânio de um teor de nitrogênio desejado nessa porção das peças de trabalho que estende-se ao volume externo das ditas aberturas; (d) mudar a razão de nitrogênio para titânio na etapa (c) para formar uma outra camada contendo nitreto de titânio nas peças de trabalho revestidas que tem um teor de nitrogênio de pelo menos 2 porcento atômico de nitrogênio diferente do nitrogênio contido no revestimento previamente depositado; e (e) repetir a etapa (d) pelo menos uma vez para formar um revestimento multicamadas de pelo menos duas camadas no qual pelo menos uma camada contém pelo menos 2 porcento atômico de nitrogênio diferente do nitrogênio contido em uma camada adjacente. A razão de nitrogênio para titânio pode ser alterada, alterando-se a corrente, alterando-se o fluxo de nitrogênio, ou uma combinação de ambos.

[00053] Preferivelmente, a mistura de gás contendo nitrogênio pode ser argônio-nitrogênio, criptônio-nitrogênio, hélio-nitrogênio, xenônio-nitrogênio, neônio-nitrogênio e similares.

[00054] O composto contendo nitreto de cada camada pode ter uma porcentagem atômica de nitrogênio de 33 % a 55 %, preferivelmente de 40 % a 50 %, e mais preferivelmente de 42 % a 50 %. O composto contendo nitrogênio de uma camada adjacente pode ter uma porcentagem atômica de nitrogênio de 33 % a 45 %, e preferivelmente de 39 % a 42 %. O teor de nitrogênio em uma camada deve ser pelo menos 2 porcento atômico de nitrogênio diferente do teor de nitrogênio em uma camada adjacente. O revestimento multicamadas pode ser depositado usando técnicas de processo convencionais, tal como deposição física de vapor. A mudança da reação de nitrogênio para titânio para camadas lamelares alternadas interromperá o processo de crescimento de grãos do componente do revestimento, de maneira que o tamanho de grão do composto não seja maior que a espessura das camadas individuais.

[00055] O revestimento preferido pode compreender uma camada de nitreto de titânio com uma porcentagem atômica de nitrogênio de 40 % a 55 %, alternando com uma camada de nitreto de titânio com uma porcentagem atômica de nitrogênio de 33 % a 45 %, e em que pelo menos uma camada tem pelo menos 2 porcento atômico de nitrogênio diferente do teor de nitrogênio em cada camada adjacente em lados opostos de tal camada. Nitreto de titânio com as faixas de nitrogênio citadas pode ter a mesma orientação e estrutura cristalográfica, com uma pequena diferença nos espaçamentos do reticulado, para que possa esperar que interfaces coerentes entre as camadas produzam uma característica de alta tenacidade.

[00056] O acessório de revestimento desta invenção facilita a deposição de revestimentos alta qualidade e uniformemente distribuídos. Dureza e tenacidade de um revestimento multicamadas estão estritamente relacionadas com composições e espaçamentos das camadas. A espessura das camadas individuais, ou a espessura geral do revestimento multicamadas depende das aplicações específicas. Para aplicações de sistemas que exigem alta tenacidade, a camada com o menor teor de nitrogênio deve ser de 1 a 20 vezes mais espessa que a camada contendo o mais alto teor de nitrogênio. Uma espessura de revestimento geral de 5 microns até 30 microns de espessura é em geral adequada para a maioria das aplicações de erosão.

[00057] A espessura das camadas individuais pode variar bastante, por exemplo, entre 0,le 5 microns de espessura, preferivelmente cerca de 1 micron de espessura. O número de camadas deve ser pelo menos dois, para que pelo menos uma camada tenha uma porcentagem atômica de nitrogênio de 2 % mais, ou 2 % menos que o teor de nitrogênio na camada adjacente. O número de camadas de um composto contendo nitreto que forma o revestimento pode variar de dois até qualquer número desejado para uma aplicação particular. Em geral, 5 a 50 camadas, preferivelmente 15 a 40 camadas do revestimento seriam adequadas para a maioria das aplicações.

[00058] Em algumas aplicações, pode ser aconselhável ter uma primeira camada relativamente fina do composto contendo nitreto para suportar multicamadas subseqüentes do revestimento e/ou uma camada de topo espessa para dar uma maior dureza superficial. O revestimento multicamadas é idealmente adequado para revestir peças de trabalho feitas de materiais tais como titânio, aço, alumínio, níquel, cobalto, suas ligas e similares.

[00059] Em uma outra modalidade, esta invenção diz respeito a peças de trabalho revestidas multicamadas, por exemplo, pás de rotores e paletas de estatores, que são revestidas com pelo menos duas camadas de um composto contendo nitreto, com cada camada contendo pelo menos um aditivo do grupo que compreende titânio, zircônio, ligas de titânio e ligas de zircônio, e em que pelo menos uma camada contém pelo menos 2 porcento atômico de nitrogênio diferente do nitrogênio contido na camada adjacente. A camada pode também conter pelo menos um elemento do grupo que compreende alumínio, vanádio, molibdênio, níóbío, ferro, cromo e manganês. Preferivelmente, a peça de trabalho revestida multicamadas compreenderá três ou mais camadas em que pelo menos uma camada conterá pelo menos 2 porcento atômico de nitrogênio diferente do nitrogênio contido em cada uma das camadas adjacentes.

[00060] Várias modificações e variações desta invenção ficarão óbvias aos versados na técnica, e deve-se entender que tais modificações e variações devem ser incluídas no âmbito deste pedido e no espírito e escopo das reivindicações.

Exemplos [00061] Revestimentos multicamadas de nitreto de titânio foram depositados em peças de trabalho de pá de rotor e paletas de estator usando o acessório de revestimento mostrado na figura 6 e um processo de evaporação de arco de deposição física de vapor. Elementos de painel foram carregados com pás do rotor ou paletas do estator e em seguida presos na estrutura de suporte cilíndrica do acessório de revestimento. O acessório de revestimento foi então colocado em uma câmara de deposição de vapor. Antes da deposição, a câmara de deposição de vapor foi evacuada até uma pressão inferior a 7 x 10-1 Pa e em seguida retrocheia com argônio até 0,7 Pa. As peças de trabalho de pá do rotor e paleta do estator a ser revestidas foram pulverizadas catodicamente para remover contaminantes superficiais. O acessório de revestimento foi rotacionado a cerca de 1-10 rotações por minuto durante o processo de revestimento. Subsequentemente, um arco de corrente contínua foi ativado através de um catodo de titânio e uma câmara que age como um anodo para evaporar Ti do catodo de Ti em uma mistura de gás argônio-N2 a uma pressão geral entre 1,3 e 4,8 Pa. O vapor de Ti ionizado reagiu com íons de N2 e em seguida formou revestimentos de nitreto de titânio nas peças de trabalho. A estrutura em camadas do revestimento foi formada alterando-se as vazões de gás N2 durante a deposição. Tipicamente, o revestimento consistiu de uma estrutura lamelar de camadas de nitreto A e B nas quais a espessura da camada B foi maior que da camada A. A concentração de nitrogênio na camada A foi no geral maior que o teor de nitrogênio na camada B. A deposição produziu um revestimento multicamadas de 15 camadas de A e B alternadas. A espessura resultante do revestimento no aerofólio perto da ponta foi cerca de 17-20 microns, no aerofólio perto da plataforma foi cerca de 7-9 microns, e na plataforma foi cerca de 9-10 microns.

REIVINDICAÇÕES

Claims (18)

1. Acessório para uso em uma operação de revestimento, caracterizado pelo fato de que compreende: uma estrutura de suporte (14) compreendendo um elemento de base circular (10), um elemento de topo circular (11) oposto ao elemento de base circular (10), e uma pluralidade de elementos estruturais (12) unindo o dito elemento de topo (11) no dito elemento de base (10); uma pluralidade de elementos de painel (13, 20, 21,22, 23, 24, 30, 31, 32) alinhada com uma direção vertical em torno da periferia externa da dita estrutura de suporte (14), formando uma estrutura tipo cilindro, os ditos elementos de painel presos no dito elemento de topo circular (11) e no dito elemento de base circular (10); os ditos elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30, 31, 32) incluindo uma pluralidade de aberturas para segurar peças de trabalho (19, 35) nas quais um revestimento deve ser aplicado, as ditas aberturas voltadas para fora da dita estrutura de suporte (14), e as ditas aberturas configuradas para receber uma porção das ditas peças de trabalho (19, 35) que não exige revestimento; os ditos elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30, 31, 32) compreendendo uma pluralidade de elementos de chapa, pelo menos alguns dos ditos elementos de chapa (20, 30) provendo uma barreira para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e para prender as ditas peças de trabalho (19, 35) nas ditas aberturas; e as ditas aberturas posicionadas nos ditos elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30, 31, 32) paia que as ditas peças dc trabalho (19, 35) fiquem alinhadas em uma direção vertical, e que uma porção das peças de trabalho que exige revestimento estenda-se até o volume externo das ditas aberturas e uma porção das peças de trabalho que não exige revestimento fique mantida no volume interno das ditas aberturas, para que não haja essencialmente nenhuma comunicação direta entre o volume interno das aberturas e o volume externos das aberturas através da dita barreira.

2. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de base circular (10) compreende um elemento de fita circular, o dito elemento de topo circular (11) compreende um elemento de fita circular, e os ditos elementos estruturais (12) compreendem elementos tipo haste.

3. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de topo (11) inclui um dispositivo para receber uma extremidade dos ditos elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30, 31, 32) e o dito elemento de base (10) inclui um dispositivo para receber uma extremidade dos ditos elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30, 31, 32), prendendo assim os ditos elementos de painel na dita estrutura de suporte.

4. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende de 12 a 36 elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30,31,32).

5. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30, 31, 32) que têm de 1 a 4 fileiras, nas quais cada fileira compreende de 5 a 25 aberturas para segurar peças de trabalho (19, 35).

6. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas aberturas são posicionadas nos ditos elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30, 31, 32) para que as ditas peças de trabalho (19, 35) fiquem alinhadas em uma direção vertical escalonada.

7. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30, 31, 32) incluem as mesmas peças de trabalho (19, 35).

8. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ou mais elementos de painel (13, 20, 21, 22, 23, 24, 30, 31, 32) incluem peças de trabalho (19, 35) diferentes de outros elementos de painel.

9. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de painel (13; 20, 21, 22, 23, 24) compreende (i) um elemento de chapa de máscara de base (20, 30) que não tem aberturas para segurar as ditas peças de trabalho (19) , o dito elemento de chapa de máscara de base provendo uma barreira de base para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas, (ii) um elemento de chapa de base (21) que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho (19), o dito elemento de chapa de base (21) posicionado acima do dito elemento de chapa de máscara de base (20), (iii) um elemento de chapa de fixação (22) que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho (19), as ditas aberturas sendo alinhadas com as aberturas do dito elemento de chapa de base (21), o dito elemento de chapa de fixação (22) posicionado acima do dito elemento de chapa de base (21), e o dito elemento de chapa de fixação (22) provendo uma barreira superior para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e prender as ditas peças de trabalho nas ditas aberturas, (iv) um elemento de chapa de suporte da pá (23) que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho (19), as ditas aberturas sendo alinhadas com as aberturas do dito elemento de chapa de base (21) e elemento de chapa de fixação (22), o dito elemento de chapa de suporte da pá (23) posicionada acima do dito elemento de chapa de fixação (22), (v) um elemento de chapa de máscara da pá (24) que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho (19), as ditas aberturas sendo alinhadas com as aberturas do dito elemento de chapa de base (21), elemento de chapa de fixação (22) e elemento de chapa de suporte da pá (23), o dito elemento de chapa de máscara da pá (24) posicionado acima do dito elemento de chapa de suporte da pá (23), e (vi) dispositivo de fixação (25, 27, 28, 29) para prender o dito elemento de chapa de máscara de base (20), elemento de chapa de base (21), elemento de chapa de fixação (22), elemento de chapa de suporte da pá (23) e elemento de chapa de máscara da pá (24) uns nos outros.

10. Acessório de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a dita abertura do dito elemento de chapa de fixação (22) é travada de forma removível nas aberturas do dito elemento de chapa de base (21) e no dito elemento de chapa de suporte da pá (23).

11. Acessório de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as peças de trabalho (19) são aerofólios que têm um rabo de andorinha circunferencial.

12. Acessório de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as peças de trabalho (19) são aerofólios que têm um rabo de andorinha axial.

13. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito elemento de painel (13; 30, 31, 32) compreende (i) um elemento de chapa de base (30) que não tem aberturas para segurar as ditas peças de trabalho (35), o dito elemento de chapa de base (30) provendo uma barreira de base para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas, (ii) um elemento de chapa de máscara raiz (31) que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho (35), o dito elemento de chapa de máscara raiz (31) posicionado acima do dito elemento de chapa de base (30), (iii) um elemento de chapa de máscara (32) que tem uma pluralidade de aberturas para segurar as ditas peças de trabalho (35), as ditas aberturas sendo alinhadas com as aberturas do dito elemento de chapa de máscara raiz (31), o dito elemento de chapa de máscara (32) posicionado acima do dito elemento de chapa de máscara raiz (31), e o dito elemento de chapa de máscara raiz (31) e o dito elemento de chapa de máscara (32) provendo uma barreira superior para segregar o volume interno das ditas aberturas do volume externo das ditas aberturas e prender as ditas peças de trabalho (35) nas ditas aberturas, (iv) dispositivos de fixação (33, 34) para prender o dito elemento de chapa de base (30), elemento de chapa de máscara raiz (31) e elemento de chapa de máscara (32) uns nos outros.

14. Acessório de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que as peças de trabalho (35) são paletas que têm um rabo de andorinha com uma protuberância.

15. Acessório de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas peças de trabalho (19, 35) são revestidas por deposição física de vapor.

16. Acessório de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que as ditas peças de trabalho (19, 35) são revestidas por deposição física de vapor de um sistema de revestimento resistente à erosão.

17. Acessório de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de revestimento resistente a corrosão é selecionado de TiN, TiCN, TiZrN, TiZrCN, TiAIN e TiAlCN.

18. Acessório de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de revestimento resistente à erosão compreende um sistema de revestimento multicamadas resistente à erosão.