CN115011845A - 抗微动磨损涂层组合物以及涂层部件 - Google Patents

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S·C·哈努姆
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Abstract

提供了一种在800°F至2650°F的温度下运行稳定的抗微动磨损涂层组合物。所述抗微动磨损涂层组合物主要包括氧化钴和氧化铝，并且还可以包括增强整体摩擦学性能的其它改性相。还提供了涂覆有抗微动磨损涂层组合物的部件。所述部件包括具有第一接触表面的基材，所述第一接触表面成形为以能够在第一接触表面和第二接触表面之间产生磨损的方式与邻接构件的第二接触表面配合。第一接触表面包括在其上由所公开的抗微动磨损涂层组合物形成的抗微动磨损涂层。

Description

抗微动磨损涂层组合物以及涂层部件
优先权信息
本申请对2021年3月3日提交的申请号为202111008896的印度专利主张优先权。
技术领域
本课题大体上涉及抗微动磨损涂层组合物和涂覆有该组合物的部件。更特别地，本课题涉及燃气涡轮发动机部件，所述燃气涡轮发动机部件上具有抗微动磨损涂层。
背景技术
在多种操作条件下，金属部件被用于多种工业应用中。在许多情况下，部件具有赋予各种特性的涂层，例如耐腐蚀性、耐热性、抗氧化性和耐磨性。例如，为有效提高涡轮发动机的运行温度，涡轮发动机的各种部件通常涂有热障涂层。需要某种保护涂层的制品的其它例子包括用于内燃机和其它类型机器的活塞。
耐磨涂层(通常称为“磨损涂层”)经常用在涡轮发动机部件上。耐磨涂层可在部件可能相互摩擦的区域提供保护，因为摩擦(尤其是高频摩擦)会损坏部件。一种特定类型的磨损称为“微动磨损”。微动磨损通常是由配合部件之间接合处的非常小的运动或振动引起的，例如，在燃气涡轮发动机的压缩机部分和/或风扇部分。例如，在发动机运行期间涡轮部分中的护罩段彼此摩擦的区域中会产生微动磨损。这种类型的磨损可能需要提前修理或更换一个以上受影响的部件。各种合金，例如镍基合金或钴基合金，容易受到微动磨损和其它磨损模式的影响。这种相对较小幅度的位移有时会与冲击相结合，因此，发动机零件上也会发生微动磨损和冲击磨损的组合。
已经开发出多种耐磨涂层。然而，在高于1500°F的温度下，这种市售耐磨涂层往往会氧化或磨损，这使其不适用于在高于1500°F的温度下运行的发动机的某些部分。鉴于燃气涡轮发动机的某些部分例如高旁通涡扇发动机在远高于1800°F的温度下运行，需要在更高温度(例如高于1800°F)下运行稳定的改进的耐磨涂层，例如抗微动磨损涂层。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下说明中部分阐述，或者可以从说明书中显而易见，或者可以通过本发明的实践获知。
本公开的示例性方面涉及抗微动磨损涂层组合物。抗微动磨损涂层组合物包含约5重量％至约80重量％的含钴粉末和约1重量％至约40重量％的含铝粉末。
其它示例性方面涉及具有基材的部件，所述基材具有第一接触表面，所述第一接触表面成形为会在第一接触表面和第二接触表面之间带来磨损的方式与邻接构件的第二接触表面配合，在第一接触表面上具有由抗微动磨损涂层组合物形成的抗微动磨损涂层，所述抗微动磨损涂层组合物包含约5重量％至约80重量％的含钴粉末和约1重量％至约40重量％的含铝粉末。
参考以下说明和所附权利要求书，将更好地理解本发明的这些特征和其它特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图说明了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
针对本领域的普通技术人员，在参考附图的说明书中阐述了本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
图1是根据本公开的实施方式的燃气涡轮发动机的示意性剖视图；
图2是根据本公开的实施方式的燃气涡轮发动机的高压涡轮部分的放大横截面侧视图。以及
图3显示出根据本公开的实施方式，沿涡轮叶片的长轴观察的涡轮叶片末梢护罩和相邻的末梢护罩。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的当前实施方式，在附图中显示出其一个以上的示例。详细说明使用数字和字母名称来指代图中的特征。附图和说明书中相似的标号已用于指代本发明的相似部分。
单数形式“a”、“an”和“the”包括复数参考，除非上下文另有明确规定。
如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流动的相对流动方向。例如，“上游”是指流体从中流出的流动方向，“下游”是指流体流向的流动方向。
此外，如本文所用，术语“轴向”或“轴向地”是指沿发动机纵轴的尺寸。与“轴向”或“轴向地”结合使用的术语“向前”是指朝向发动机入口的方向，或与另一部件相比相对更靠近发动机入口的部件。与“轴向”或“轴向地”结合使用的术语“后部”是指朝向发动机喷嘴的方向，或者与另一部件相比相对更靠近发动机喷嘴的部件。术语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线和发动机外圆周之间延伸的尺寸。
如本文所用，术语“粉末”等是指颗粒的集合。颗粒可以具有任何构型、形状或尺寸，只要它们适合其流动性、分散和/或压实。如本文所用，术语“中值粒径”是指粒径分布的中值，也称为d50中值。
本文在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修饰任何定量表示，所述表示可以允许变化而不导致与其相关的基本功能的改变。因此，由一个或多个术语修饰的值，例如“大约”、“大致”和“基本上”，不限于指定的精确值。至少在一些情况下，近似语言可以对应用于测量该值的仪器的精度，或者对应用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可能是指在规定值的10％范围内。
在此以及在整个说明书和权利要求中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则这样的范围被标识并且包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以彼此独立地组合。
通常，本主题提供用于保护基材的至少一部分的耐磨、抗微动磨损涂层组合物。该抗微动磨损涂层组合物在1800°F以上的温度下运行稳定。抗微动磨损涂层组合物包含钴和铝。可选地，抗微动磨损涂层可包括含有氧化铝、二氧化硅和氧化钙的粘弹性改性组合物。还提供了涂有本文公开的抗微动磨损涂层组合物的部件。
在本发明的一些实施方式中，基材包括涡轮机组件的部件，例如燃气涡轮机组件或燃气动力涡轮机组件。现在参考附图，图1是示例性高旁通涡扇发动机10(本文中称为“涡轮风扇10”)的示意性剖视图，其可并入本公开的各种实施方式。如图1所示，涡轮风扇10具有纵向或轴向中心线轴线12，出于参考目的，该纵向或轴向中心线轴线延伸穿过其中。通常，涡轮风扇10可包括设置在风扇部分16下游的核心涡轮或燃气涡轮发动机14。
燃气涡轮发动机14通常可包括限定环形入口20的大致管状的外壳18。外壳18可由多个外壳形成。外壳18包围呈串联流动关系的压缩机部分(所述压缩机部分具有增压或低压(LP)压缩机22、高压(HP)压缩机24)、燃烧部分26、包括高压(HP)涡轮机28、低压(LP)涡轮机30的涡轮机部分和喷射排气喷嘴部分32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮机28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮机30驱动地连接到LP压缩机22。(LP)线轴36还可以连接到风扇部分16的风扇线轴或轴38。在特定的实施方式中，例如在直接驱动配置中，(LP)线轴36可直接连接到风扇线轴38。在替代配置中，(LP)线轴36可以通过减速装置37(例如间接驱动或齿轮传动配置的减速齿轮箱)连接到风扇线轴38。根据需要或要求，这种减速装置可包括在发动机10内任何合适的轴/线轴之间。
如图1所示，风扇部分16包括多个风扇叶片40，这些风扇叶片连接到风扇线轴38并从风扇线轴38径向向外延伸。环形风扇外壳或机舱42周向地环绕风扇部分16和/或至少一部分的燃气涡轮发动机14。本领域普通技术人员应理解，机舱42可构造成由多个沿周向隔开的出口导向叶片44相对于燃气涡轮发动机14支撑。此外，机舱42的下游部分46(导向叶片44的下游)可以在燃气涡轮发动机14的外部上方延伸，以便在它们之间限定旁通气流通道48。
如图1所示，在涡轮风扇10的操作期间，空气106进入涡轮风扇10的入口部分108。如箭头所示的空气106的第一部分107被引导到旁通流道48中，并且如箭头所示的空气106的第二部分110进入LP压缩机22的入口20。在从LP压缩机22进入HP压缩机24时，空气的第二部分110被逐渐压缩。在通过HP压缩机24时，空气的第二部分110被进一步压缩，从而将如箭头所示的压缩空气112提供给燃烧部分26，在那里它与燃料混合并燃烧，以提供如箭头所示的燃烧气体114。
燃烧气体114被引导通过HP涡轮机28，其中来自燃烧气体114的一部分热能和/或动能分别通过第一级和第二级50、60的定子叶片54、64和涡轮转子叶片58、68提取出，导致HP轴或线轴34旋转，从而支持HP压缩机24的运转。然后燃烧气体114被引导通过LP涡轮机30，其中经由顺序阶段的连接到LP轴或线轴36的LP涡轮定子叶片116和LP涡轮转子叶片118提取出来自燃烧气体114的热能和动能的第二部分，导致LP轴或线轴36旋转，从而支持LP压缩机22的运行和/或风扇线轴或轴38的旋转。然后燃烧气体114被引导通过燃气涡轮发动机14的喷射排气喷嘴部分32。
图2提供了如图1所示的燃气涡轮发动机14的HP涡轮机28部分的放大剖视图，其可以结合本发明的各种实施方式。如图2所示，HP涡轮机28包括串联流动关系的第一级50，所述第一级50包括与涡轮转子叶片58(仅示出一个)的环形阵列56轴向间隔开的定子叶片54(仅示出一个)的环形阵列52。HP涡轮机28还包括第二级60，所述第二级60包括与涡轮转子叶片68(仅示出一个)的环形阵列66轴向间隔开的定子叶片64(仅示出一个)的环形阵列62。涡轮转子叶片58、68从HP线轴34(图1)径向向外延伸并连接到HP线轴34。如图2所示，定子叶片54、64和涡轮转子叶片58、68至少部分地限定了用于将燃烧气体从燃烧部分26(图1)引导通过HP涡轮机28的热气路径70。
如图2进一步所示，HP涡轮机可包括一个以上护罩组件，每个护罩组件形成围绕转子叶片的环形阵列的环形圈。例如，护罩组件72可以形成围绕第一级50的转子叶片58的环形阵列56的环形圈，并且护罩组件74可以形成围绕第二级60的涡轮转子叶片68的环形阵列66的环形圈。通常，护罩组件72、74的护罩与每个转子叶片68的叶片尖端76、78径向间隔开。径向或间隙CL限定在叶片尖端76、78和护罩之间。护罩和护罩组件通常减少从热气路径70的泄漏。护罩组件72、74可以是固定的护罩组件，即它们以固定方式配置在转子叶片的环形阵列周围，并且它们不随转子叶片旋转。如下文将进一步讨论的，在实施方式中，叶片尖端76、78包括整体的尖端护罩75，其大体位于叶片尖端76、78的外端处。在发动机运行期间，一体式尖端护罩75与叶片尖端76、78一起旋转。因此，一体式尖端护罩75可被称为旋转护罩。应注意，可以在低压压缩机22、高压压缩机24和/或低压涡轮机30中以类似的方式额外地使用一体式尖端护罩和护罩组件。因此，本文公开的护罩和护罩组件不限于在HP涡轮中使用，而是可以在燃气涡轮发动机的任何合适部分中使用，例如低压涡轮机30。
图3描绘了本发明的特定实施方式，其中所提供的部件是转子叶片，例如转子叶片58或涡轮转子叶片68(图2)，它包括在叶片尖端76、78的外端处的一体式尖端护罩75。尖端护罩75设置在转子叶片58或涡轮转子叶片68的径向端部上。尖端护罩75可用于阻止转子叶片58或涡轮转子叶片68的径向端与护罩组件72、74之间的泄漏。换言之，尖端护罩75可帮助阻止涡轮机部分内的流体流(例如，燃烧气体114的)通过限定在叶片尖端78和护罩组件74之间的径向间隙或间隙CL从涡轮转子叶片68的压力侧传递到吸入侧。此外，尖端护罩75还可以抑制转子叶片58和/或涡轮转子叶片68中的振动。每个尖端护罩75具有两个相对的Z形互锁凹口77，这允许尖端护罩75与其相邻的尖端护罩75互锁。抗微动磨损涂层组合物100被施加到尖端护罩75的至少一部分上，通常在互锁凹口77上，以避免沿着互锁凹口77过度磨损和微动。在特定实施方式中，抗微动磨损涂层组合物被施加到互锁凹口77的接触表面79上。
虽然公开了尖端护罩实施方式，但本说明书不限于此。实际上，本文提供的抗微动磨损涂层组合物可应用于燃气涡轮发动机中邻接引起磨损的相邻部件的任何部件。例如，抗微动磨损涂层组合物可应用于喷嘴、护罩悬挂器和任何其它易于磨损或微动磨损的部件。更具体地，抗微动磨损涂层组合物可应用于在运行期间经历高温的部件，例如，在燃气涡轮发动机的热气流路径中的部件上，其可经历从800°F到高达约2650°F范围内的温度。例如，虽然公开了燃气涡轮发动机，但抗微动磨损涂层组合物可应用于任何经历磨损或微动磨损的涡轮机械、往复式机械或发电机械的部件。
抗微动磨损涂层组合物在约800°F至约2650°F的温度下运行稳定，例如从约900°F至约2550°F，例如从约1000°F至约2450°F，例如从约1100°F至约2350°F，例如从约1200°F至约2250°F的温度下运行稳定。如本文所用，术语“运行稳定”是指抗微动磨损涂层在所公开的温度下不会显著劣化到不再有效防止基材磨损的程度，所述基材上设置有抗微动磨损涂层。
在实施方式中，抗微动磨损涂层组合物包括钴。例如，抗微动磨损涂层组合物可包括钴粉。钴粉可以是元素钴粉。在其它实施方式中，钴粉可以是任何含有钴的粉末。在实施方式中，抗微动磨损涂层组合物包含约5重量％至约80重量％的钴，例如约10重量％至约70重量％的钴，例如约20重量％至约60重量％钴，例如约40重量％至约50重量％的钴。在某些实施方式中，抗微动磨损涂层组合物包含约50重量％至约80重量％的钴。在某些实施方式中，抗微动磨损涂层组合物中包含的钴粉重量％范围包括下限为5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70或75，以及上限为80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15，包括下限和上限的所有组合范围，例如15至65，或45至75，或35至80或55至80。
在实施方式中，抗微动磨损涂层组合物包括含铝粉末。例如，抗微动磨损涂层组合物可包括含铝粉末，例如氧化铝粉末(Al2O3)。在实施方式中，抗微动磨损涂层组合物可包含约1重量％至约80重量％的氧化铝，例如从约10重量％至约70重量％的氧化铝，例如从约20重量％至约60重量％的氧化铝，例如从约30重量％至约50重量％的氧化铝。在某些实施方式中，抗微动磨损涂层组合物包含从约10重量％至约50重量％的氧化铝。在某些实施方式中，抗微动磨损涂层组合物包含的氧化铝重量％范围包括下限为1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70或75，以及上限为80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10或5，包括下限和上限的所有组合范围，例如5至65、或5至40、或15至35或20至40。
在某些实施方式中，抗微动磨损涂层组合物可包括钽。例如，抗微动磨损涂层组合物可包括含钽粉末，例如元素钽粉末。在包括钽的实施方式中，抗微动磨损涂层组合物可包括约10重量％至约20重量％的钽。在某些实施方式中，抗微动磨损涂层组合物包含的钽重量％范围包括下限为0、5、10或15，以及上限为20、15、10或5，包括下限和上限的所有组合范围，例如0至20、或5至15、或5至20或10至20。
可以将额外的添加剂加入到抗微动磨损涂层组合物中以调整所得抗微动磨损涂层的所需性能。例如，为了提高抗微动磨损涂层的阻尼性能，可以在抗微动磨损涂层组合物中包含添加剂，以增加所得抗微动磨损涂层的粘弹性。这实质上增加了涂层的抗冲击磨损性。因此，在实施方式中，抗微动磨损涂层组合物包括粘弹性改性组合物。粘弹性改性组合物可包括氧化物粉末的组合，例如氧化钙、氧化铝、氧化硅及它们的组合。在实施方式中，粘弹性改性组合物包含约25重量％至约40重量％的氧化钙。在实施方式中，粘弹性改性组合物包含约10重量％至约40重量％的氧化铝。在实施方式中，粘弹性改性组合物包含约20重量％至约70重量％的二氧化硅。可以添加其它氧化物，例如氧化铁、氧化钛及它们的组合，以调整所得抗微动磨损涂层的最终性能。例如，在实施方式中，可将至多8重量％的氧化铁添加到粘弹性改性组合物中。在其它实施方式中，可将至多10重量％的氧化钛添加到粘弹性改性组合物中。在实施方式中，粘弹性改性组合物可包含氧化铁、二氧化钛、氧化镍、氧化硼中的一种以上或它们的组合，其中，这些额外添加剂的重量百分比不超过粘弹性改性组合物总重量的10重量％。抗微动磨损涂层组合物可包含至多20重量％(例如约5重量％至约10重量％)的粘弹性改性组合物。抗微动磨损涂层组合物中包含的粘弹性改性组合物的量可以根据所得涂覆部件所需的运行温度范围进行调节。在某些实施方式中，抗微动磨损涂层组合物包含的粘弹性改性组合物的重量％范围包括下限为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10，以及上限为20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6或5，包括下限和上限的所有组合范围，例如0至20，或2至12，或3至8，或5至15，或3至20或4至16。
为了形成粘弹性改性组合物，可以将各种氧化物粉末，例如氧化钙、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化镍、氧化硼、氧化钛及它们的组合以它们所需的量混合在一起以形成粘弹性改性组合物。然后可以将粘弹性改性组合物加入钴粉和氧化铝粉末组合物中以形成抗微动磨损涂层组合物。在其它实施方式中，抗微动磨损涂层组合物的每个组分可以组合和混合，而无需单独混合粘弹性改性组合物的组分。
包含在抗微动磨损涂层组合物中的粉末包括多个颗粒。多个颗粒的中值粒径可从约1μm至约30μm，例如从约5μm至约30μm，例如从约10μm至约25μm，例如从约15μm至约20μm。
一旦形成，可将抗微动磨损涂层组合物施加到所需的基材表面以在部件的基材上形成抗微动磨损涂层。例如，抗微动磨损涂层组合物可以通过任何合适的方法施加到基材上。一种示例性工艺包括等离子喷涂工艺，例如空气等离子喷涂。通常，等离子喷涂工艺包括将熔化的材料或热软化的材料喷涂到表面上以提供涂层。涂层材料，通常以粉末形式，被注入等离子火焰中，在等离子火焰中加热，然后以所需的速度向所需的表面加速。涂层组合物材料的层可以沉积在基材上直到达到所需的涂层厚度。在实施方式中，抗微动磨损涂层的厚度可为约0.5密耳至约20密耳，例如从约2密耳至约18密耳，例如从约5密耳至约16密耳，例如从约8密耳到约15密耳。在其它实施方式中，可考虑通过任何其它合适的工艺(例如浆料喷涂工艺、浆料浸渍工艺、粉末喷涂工艺、粉末层分散工艺及它们的组合)来施加抗微动磨损涂层组合物。对于这些工艺中的某些工艺，在部件上施加抗微动磨损涂层组合物之后可以进行外部烧结或原位烧结。
可以将抗微动磨损涂层组合物施加到部件的基材上以形成其上具有抗微动磨损涂层的部件。该部件可包括金属基材或具有金属层的基材，所述基材在运作期间具有暴露于磨损或微动磨损的表面。该部件可以是由金属合金或超合金构成的金属部件，所述超合金包括镍基超合金、钴基超合金、钛基超合金、铁基超合金或它们的组合。
在超合金材料的情况下，超合金通常由镍基合金或钴基合金形成，其中，按重量计，镍或钴分别是超合金中最多的单一元素。示例性的镍基超合金包括至少约40wt％的Ni，以及选自钴、铬、铝、钨、钼、钛和铁中的至少一种组分。镍基超合金的实例包括如商品名
Figure BDA0003306462100000081
(例如
Figure BDA0003306462100000082
80-、
Figure BDA0003306462100000083
95、
Figure BDA0003306462100000084
142和
Figure BDA0003306462100000085
N5合金)和
Figure BDA0003306462100000086
所指定，并且包括定向凝固超合金和单晶超合金。示例性的钴基超合金包括至少约30wt％的Co，以及选自镍、铬、铝、钨、钼、钛和铁中的至少一种组分。钴基超合金的实例包括如商品名
Figure BDA0003306462100000087
和
Figure BDA0003306462100000088
所指定。
在其它实施方式中，该部件可以是非金属部件。例如，该部件可由具有耐高温能力的聚合物基复合材料(PMC)或陶瓷基复合材料(CMC)形成。复合材料通常包括嵌入基质材料例如聚合物或陶瓷基质材料中的纤维增强材料。增强材料用作复合材料的承载成分，而复合材料的基质用于将纤维粘合在一起并充当介质，通过该介质将外部施加的应力传递并分布到纤维。
在实施方式中，部件可以是非金属基的部件，例如由CMC和/或PMC材料形成的部件，所述CMC和/或PMC材料上具有金属层。例如，某些由复合材料形成的部件至少可以部分地涂覆有金属涂层，从而在复合部件上形成金属层。因此，在实施方式中，抗微动磨损涂层组合物可施加到其上具有金属层的复合部件上。在这样的实施方式中，抗微动磨损涂层组合物既可以施加到复合部件上的金属层上，也可以直接应用到复合材料本身上。在其它实施方式中，可考虑仅将抗微动磨损涂层组合物施加到存在于复合部件上的金属层上。
在某些实施方式中，可在部件上设置一个以上附加涂层。例如，在施加本文公开的抗微动磨损涂层组合物之前，可以在基材上施加一种以上环境屏障涂层或热屏障涂层。因此，一种以上附加涂层或涂层系统可以夹在部件基材和本文公开的抗微动磨损涂层之间。
通常，基材包括涡轮机组件例如燃气涡轮机组件中的部件。示例性部件包括但不限于涡轮喷嘴、涡轮叶片、护罩、护罩悬挂器、压力平衡密封件或燃烧器部件。由于彼此邻接接触或与涡轮发动机的其它部件邻接接触，这种涡轮部件通常经受部件之间的磨损。此外，虽然本文提供的示例性方面涉及邻接护罩段，但本公开不限于此。例如，可以想象，本文公开的抗微动磨损涂层可应用于遭受导致磨损的冲击的燃气涡轮发动机的任何部件。更重要的是，本文公开的抗微动磨损涂层可应用于在发动机的运行温度高达850°F及更高(例如高于1800°F及高达2650°F)的区域中的燃气涡轮发动机部件。
磨损，例如微动磨损，会损坏某些发动机部件，使它们需要修理或更换。更换发动机部件既昂贵又费时。随着发动机尺寸的增加和发动机性能的提高，涡轮发动机的某些部分，例如高旁通涡扇发动机，能够承受非常高的工作温度，例如高于1800°F的温度。已知的耐磨涂层在这样的温度下氧化或磨损，从而削弱了这样的已知涂层的功能。有利地，本文公开的抗微动磨损涂层组合物在约800°F以上的温度(包括高达2650°F的温度)下保持功能性，该温度高于其它抗微动磨损涂层。由于本文提供的涂层部件防止部件表面的微动磨损，因此减少了此类部件的修理和更换。本领域的普通技术人员也可意识到本文说明的主题的其它优点。
根据材料磨损试验，将根据本发明的示例性抗微动磨损涂层组合物与市售抗磨损涂层进行比较。制备包含80wt％钴和20wt％氧化铝(Al2O3)的烧结球粒。此外，IN718圆盘喷涂有超合金T800组合物。T800是一种钴-钼-铬超合金，常用于耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗氧化。球粒和涂层圆盘都进行了材料磨损试验，其中，将包含粒径为250μm的二氧化硅的侵蚀颗粒球粒在室温下以120m/s的试验速度加速。然后检查每个球粒表面的损伤深度。经检查，钴-氧化铝球粒的深度损坏约为60μm，而IN718盘上的T800涂层深度损坏约为160μm。因此，与T800涂层相比，钴-铝合金更有效地防止腐蚀。因此，实验结果表明，与常规喷涂的T800涂层相比，钴-氧化铝涂层表现出更高的延展性和抗冲击磨损性。
本发明的其它方面由以下条款的主题提供：
抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物包含或由以下组成或基本上由以下组成：约5重量％至约80重量％的含钴粉末；和约1重量％至约80重量％的氧化铝粉末。
根据前述条款中任一项所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物还包含约1重量％至约20重量％的含钽粉末，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物还包含粘弹性改性组合物，或由其组成或基本上由其组成，所述粘弹性改性组合物包含氧化钙、氧化铝和二氧化硅。
根据前述条款中任一项所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述粘弹性改性组合物包含约25重量％至约50重量％的氧化钙、约10重量％至约40重量％的氧化铝，以及约20重量％至约65重量％的二氧化硅，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物包含约5重量％至约20重量％的粘弹性改性组合物，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述粘弹性改性组合物进一步包含一种以上添加剂，或由其组成或基本上由其组成，所述一种以上添加剂包括氧化铁、二氧化钛、氧化镍、氧化硼或它们的组合，其中，这些添加剂的重量％不超过粘弹性改性组合物的总重量的10wt％。
根据前述条款中任一项所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物具有约0.025μm至约30μm的中值粒径，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物施加在基材上，形成在约800°F至约2650°F的温度下运行稳定的抗微动磨损涂层。
根据前述条款中任一项所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物包含约60重量％至约80重量％的含钴粉末、约10重量％至约40重量％的氧化铝粉末、约0重量％至约20重量％的含钽粉末以及约0重量％至约20重量％的粘弹性改性组合物，或由其组成或基本上由其组成。
一种部件，所述部件包括：具有第一接触表面的基材，所述第一接触表面成形为会在第一接触表面和第二接触表面之间带来磨损的方式与邻接构件的第二接触表面配合，第一接触表面和第二接触表面各自具有由抗微动磨损涂层组合物形成的抗微动磨损涂层，所述抗微动磨损涂层组合物包含约5重量％至约80重量％的含钴粉末，以及约1重量％至约80重量％的氧化铝粉末，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的组合物或部件，其中，所述抗微动磨损涂层组合物包含约50重量％至约80重量％的含钴粉末，以及约20重量％至约40重量％的氧化铝粉末，例如约60重量％至约80重量％的含钴粉末，以及约20重量％至约40重量％的氧化铝粉末，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述抗微动磨损涂层组合物还包含约1重量％至约20重量％的含钽粉末，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述抗微动磨损涂层组合物还包含二氧化硅、氧化钙、氧化铁、二氧化钛或它们的组合，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述基材包括镍基超合金、钴基超合金、或它们的组合，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述基材包括非金属基材，或由其组成或基本上由其组成。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述抗微动磨损涂层组合物通过等离子喷涂工艺、粉末喷涂工艺、浆料喷涂工艺及它们的组合施加在基材上。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述抗微动磨损涂层具有约0.5密耳至约20密耳的厚度。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述一个以上附加涂层设置在基材上并且夹在基材和抗微动磨损涂层之间。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述部件适用于在约800°F至约2650°F的温度下的氧化气氛中。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述部件是燃气涡轮发动机部件。
根据前述条款中任一项所述的部件，其中，所述部件是喷嘴、护罩、护罩悬挂器、压力平衡密封件、低压涡轮叶片、高压涡轮叶片和燃烧器部件中的至少一个。
该书面说明使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统，以及使用任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且包括本领域技术人员可想到的其它示例。如果这些其它示例包括与权利要求书的字面语言没有区别的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言没有实质性差异的等效结构要素，则这些其它示例旨在在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物包含：
约5重量％至约80重量％的含钴粉末；以及
约1重量％至约80重量％的氧化铝粉末。
2.根据权利要求1所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物还包含约1重量％至约20重量％的含钽粉末。
3.根据权利要求1所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物包含含有氧化钙、氧化铝和二氧化硅的粘弹性改性组合物。
4.根据权利要求3所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述粘弹性改性组合物包含约25重量％至约50重量％的氧化钙、约10重量％至约40重量％的氧化铝，以及约20重量％至约65重量％的二氧化硅。
5.根据权利要求3所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物包含约5重量％至约20重量％的粘弹性改性组合物。
6.根据权利要求3所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述粘弹性改性组合物还包含一种以上添加剂，所述一种以上添加剂包括氧化铁、二氧化钛、氧化镍、氧化硼或它们的组合，这些添加剂的重量％不超过粘弹性改性组合物总重量的10wt％。
7.根据权利要求1所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物具有约0.025μm至约30μm的中值粒径。
8.根据权利要求1所述的抗微动磨损涂层组合物，其中，所述抗微动磨损涂层组合物施加在基材上，形成在约800°F至约2650°F的温度下运行稳定的抗微动磨损涂层。
9.部件，其中，所述部件包括：
具有第一接触表面的基材，所述第一接触表面成形为会在第一接触表面和第二接触表面之间带来磨损的方式与邻接构件的第二接触表面配合，其中，第一接触表面和第二接触表面中的一个或两者的上面具有由抗微动磨损涂层组合物形成的抗微动磨损涂层，所述抗微动磨损涂层组合物包含约5重量％至约80重量％的含钴粉末，以及约1重量％至约80重量％的氧化铝粉末。
10.根据权利要求9所述的部件，其中，所述抗微动磨损涂层组合物包含约50重量％至约80重量％的含钴粉末，以及约20重量％至约40重量％的氧化铝粉末。
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