CN101139470B - 一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料 - Google Patents

一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料，该合金涂料由两种合金组成，该两种合金的成份都是MCrAlX，其中M包括镍或钴或铁或它们的组合，其重量比为25％～94％，Cr是铬，Al是铝，其重量比为5％～55％，X包括硼或硅或元素周期表中第四，五，六周期IIIB至VIIIB的过渡元素或它们的组合，其重量比为0.01％～35％。与传统技术相比，本发明除了能防止热通道部件的高温氧化和腐蚀，能防止热通道部件的绝热陶瓷材料涂层脱落，还可以防止燃气轮机热通道部件在高温运行条件下由于涂层脆化引起的开裂。

Description

一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料
技术领域
本发明涉及一种高温合金涂料，尤其涉及一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料。
背景技术
燃气轮机热通道部件的运行温度高达1100至1400摄氏度，这些部件是由昂贵的高温合金制成，在这样的高温下如果不涂以保护层，这些部件很快会由于高温氧化和高温腐蚀损坏因而需要置换，而频繁的置换燃气轮机热通道部件会大大增加运行成本。高温合金涂料含有比燃气轮机热通道部件更高的铝铬成分，涂在燃气轮机热通道部件的表面上能延长这些部件在高温氧化和高温腐蚀工作环境中的寿命。在高温条件下高温合金涂料中的铝和铬会在涂层的表面会连续不断的生成致密的氧化铝氧化铬保护膜，从而阻止氧气和腐蚀物与燃气轮机热通道部件直接接触，使燃气轮机热通道部件免受高温氧化和高温腐蚀所造成的损害。
多数燃气轮机热通道部件的表面上还涂有隔热陶瓷涂层，用来减低这些热通道部件的运行温度，从而进一步延长这些热通道部件的寿命，同时增加燃气轮机运行的热效率。但是陶瓷的膨胀系数比制作燃气轮机热通道部件的合金的膨胀系数要低，所以隔热陶瓷涂层在燃气轮机开机关机部件热胀冷缩的时候很容易脱落。而且隔热陶瓷涂层是不能阻挡氧气通过的，所以一旦被涂的热通道部件表面被氧化而氧化层脱落，隔热陶瓷涂层也会跟着脱落。用高温合金涂料在这些热通道部件表面先涂一层抗高温氧化腐蚀的底层，然后在涂隔热陶瓷涂层，能够防止隔热陶瓷涂层脱落。
铝和镍是两种高温合金中必不可少的成分，其中镍是高温合金的基材，铝是抗高温氧化的最主要成分。但是当铝在铝镍合金中的重量比达到12％-35％时，铝镍合金中就会生成易脆的β-合金相因而导致高温合金开裂。如果铝的成分低于12％，会因涂料中的含铝量太少而限制了涂层抗氧化的能力。如果铝的成分高于35％，高温合金的熔点和强度就会大为降低，从而达不到燃气轮机热通道部件工作所需要的条件。为了避免开裂问题同时又具备一定的抗氧化能力，目前燃气轮机热通道部件涂料中的含铝成分都是8％-12％。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述传统技术存在的缺陷而提供的一种含有高铝成分，而且不含易脆合金相的燃气轮机热通道部件高温合金涂料。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料，其特征在于，该合金涂料由两种合金组成，该两种合金的成份都是MCrAlX，其中M包括镍或钴或铁或它们的组合，其重量比为25％～94％，Cr是铬，Al是铝，其重量比为5％～55％，X包括硼或硅或元素周期表中第四，五，六周期IIIB至VIIIB的过渡元素或它们的组合，其重量比为0.01％～35％。
所述的两种合金第一种合金的重量比例为5％～95％，所述的第二种合金的重量比例为95％～5％。
所述的两种合金第一种合金中铝成份的重量比例低于第二种合金中铝成份的重量比例。
所述的两种合金第一种合金中铝成份的重量比例低于12％，第二种合金中铝成份的重量比例高于12％。
所述的两种合金第二种合金中X所代表的元素不包括熔点低于1350摄氏度的元素。
所述的两种合金第二种合金中X成份的重量比例高于5％。
所述的涂料涂在燃气轮机的高温合金热通道部件表面上。一方面可以防止热通道部件的高温氧化和腐蚀，另一方面可以防止热通道部件的绝热陶瓷材料涂层脱落。
与传统技术相比，本发明一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料，含有高铝成分，而且不含易脆合金相，涂在燃气轮机的高温合金热通道部件表面上除了能防止热通道部件的高温氧化和腐蚀，能防止热通道部件的绝热陶瓷材料涂层脱落，还可以防止燃气轮机热通道部件在高温运行条件下由于涂层脆化引起的开裂。
附图说明
图1为本发明实施例1的合金涂料示意图；
图2为本发明实施例2的合金涂料示意图。
具体实施方式
实施例1
图1所示为用本发明的一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料2直接涂在高温合金部件1表面上，该合金涂料由两种合金组成，该两种合金的成份都是MCrAlX，其中第一种合金成分包括，M为镍，其重量比为65％，Cr为铬，其重量比为25％，Al为铝，其重量比为5％，X为铼，其重量比为5％；第二种合金成分包括，M为镍，其重量比为25％，Al是铝，其重量比为65％，X为铼，其重量比为10％；所述的两种合金第一种合金的重量比例为85％，所述的第二种合金的重量比例为15％。
为了保证高温合金涂层2不脱落，高温合金部件1的表面在涂层前必须彻底清洁，去除所有油污和其他污物。本实用新型高温合金涂料2可用各种方法涂在部件1的表面上，如使用热喷涂，物理蒸发，化学蒸发的涂层方法。与传统技术相比，本发明一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料，含有高铝成分，而且不含易脆合金相，涂在燃气轮机的高温合金热通道部件表面上除了能防止热通道部件的高温氧化和腐蚀，能防止热通道部件的绝热陶瓷材料涂层脱落，还可以防止燃气轮机热通道部件在高温运行条件下由于涂层脆化引起的开裂。
实施例2
图2所示是首先用本发明一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料2直接涂在高温合金部件1表面作为抗高温氧化腐蚀的底层，其上面还要另外加涂一层隔热陶瓷涂层3的结构示意图。
该合金涂料由两种合金组成，该两种合金的成份都是MCrAlX，其中第一种合金成分包括，M为镍，其重量比为70％，Cr是铬，其重量比为20％，Al是铝，其重量比为5％，X为铼，其重量比为5％；第二种合金成分包括，M为镍，其重量比为30％，Cr是铬，其重量比为10％，Al是铝，其重量比为50％，X为铼，其重量比为10％；所述的两种合金第一种合金的重量比例为66.7％，所述的第二种合金的重量比例为33.3％。
与传统技术相比，本发明一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料，高温合金部件1的表面在涂层前必须彻底清洁，高温合金涂的底层2和隔热陶瓷涂层3都可以使用热喷涂，物理蒸发，化学蒸发的涂层方法。涂在燃气轮机的高温合金热通道部件表面上除了能防止热通道部件的高温氧化和腐蚀，能防止热通道部件的绝热陶瓷材料涂层脱落，还可以防止燃气轮机热通道部件在高温运行条件下由于涂层脆化引起的开裂。

Claims (2)

1.一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料，其特征在于，该合金涂料由两种合金组成，该两种合金的成份都是MCrAlX，其中第一种合金成分为，M为镍，其重量比为70％，Cr是铬，其重量比为20％，Al是铝，其重量比为5％，X为铼，其重量比为5％；第二种合金成分为，M为镍，其重量比为30％，Cr是铬，其重量比为10％，Al是铝，其重量比为50％，X为铼，其重量比为10％；所述的两种合金第一种合金的重量比例为66.7％，所述的第二种合金的重量比例为33.3％。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机热通道部件高温合金涂料，其特征在于，所述的涂料涂在燃气轮机的高温合金热通道部件表面上。
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