CN1246086C - 用于涂覆一块带孔底板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于涂覆一块带孔底板的方法。现有技术的涂覆方法的缺点在于涂覆时底板上孔的几何形状尺寸会发生改变，从而限制了该孔和该底板的功能和效果。本发明用于涂覆带孔(4)底板(1)的方法由于借助一栓塞(16)对孔(4)进行了保护，因而不会改变孔(4)的几何形状尺寸。

Description

用于涂覆一块带孔底板的方法
本发明涉及一种用于涂覆一块带孔底板的方法。
透平叶片形式的气膜冷却底板具有例如供导送冷却介质用的孔，其中还要在透平叶片的金属底板上再敷设象例如所谓的MCrAlY层或绝热层那样的涂层。此时不得影响底板上气膜冷却孔的几何尺寸，因为否则会导致运行期间透平叶片表面温度升高，这会降低透平叶片的寿命。
为在制造透平叶片过程中涂覆金属底板，例如采用电化学方法，其中在低温(例如50℃)下将涂层敷设在底板上。然而，按这样的方法敷设的涂层会导致靠近表面区域颗粒的脱落和和涂层浓度不均匀，这会影响涂层的功能。在涂覆MCrAlY层时，这会损害其抗氧化性能，而在敷设绝热层时则会损害绝热层的附着性。
本发明要解决的技术问题是提供这样一种方法，按照此方法在对带孔底板敷设涂层和随后的处理时保持该底板上的孔、尤其是气膜冷却孔的几何尺寸不变，且能保证改善该涂层的连接性能。
按照本发明，上述技术问题通过一种用于涂覆一块至少具有一个孔的底板的方法来解决，其中，在第一步中，用一个栓塞将该至少一个孔遮盖；在第二步中，在该底板的一个表面敷设至少一层涂层，其中该涂层的敷设方法是低温涂覆方法；在第三步中，对该至少一层涂层的表面进行照射，从而使涂层靠近表面的区域内的颗粒更好地附着并变得均匀。
按照本发明用于涂覆带孔底板、优选为带孔透平叶片的方法，第一步是向孔内充填一种材料或栓塞，从而使得这些孔对外被遮盖，于是在随后受到保护而不会改变其几何形状尺寸。下一步采用电化学方法或低温涂覆方法至少敷设一层涂层。在涂覆期间该栓塞保护该孔不被材料充填，因为该栓塞在涂覆过程的温度下形状稳定。至少一层涂层需要对表面进行照射，在照射时该涂层的表面会发生有利的局部熔化。通过对表面的照射，该涂覆层靠近表面的颗粒以均匀分布的方式与底板相连接，从而在恶劣的使用条件下该涂层可保持其作为抗氧化保护层或附着连接层的功能。同时通过仅对表面起作用的方法抑制孔结构的变化。
所述底板可以是一透平叶片。此外，比较有利的是，在进行所述照射时，所述涂层的表面之下的区域至少局部被熔化。
作为所述低温涂覆方法，优选采用一种电化学方法来敷设涂层。该低温涂覆方法的温度低于250℃，尤其是低于100℃。
所述对表面的照射可借助脉冲电子发射或激光处理来完成。
按照本发明的方法的一优选扩展设计，在所述对该表面的照射期间或结束时将所述栓塞从该孔靠近表面的区域除去。所述栓塞优选通过挥发被除去。
所述涂层可以是一层陶瓷，尤其是一层陶瓷绝热层，或者是一层金属层，尤其是一层MCrAlY涂层，其中M＝Fe、Co或Ni。
按照本发明方法的一优选的扩展设计，所述至少一个孔是一气膜冷却孔或一折流式冷却孔。
该栓塞在高于低温涂覆方法的温度下例如会变软，并由此能方便地进入到该孔中。在低温涂覆方法中该栓塞通过加热可很好地除去。优选该栓塞由蜡制成。该栓塞也可以由石墨制成，其在空气中通过氧化可以方便地除去。
本发明方法的一个特殊的优点在于：在表面处理时可挥发的材料会从孔中挥发掉，即从孔中被除去。
作为实施方式在图1a至图1d示意地描述了本发明的各个步骤。
图1a示出一块底板1，它例如为一透平叶片、尤其是燃气透平叶片的局部断面。该底板1至少具有一个孔4。该至少一个4可以是一个通孔7或是一个盲孔10。该通孔7例如用作气膜冷却孔，其中在透平叶片1运行时空气由内向外通过该气膜冷却孔7流出，由此保护该底板1的表面免受热燃气损伤。该底板具有表面3。
在本发明方法的第一步中，在靠近表面的区域将一个栓塞16塞入孔4中(图1b)。该栓塞16可以与表面齐平地封住该孔，也可以高出表面3。金属或陶瓷底板1也可以已具有一层涂层，在该涂层上再敷设另一层涂层13(图1c)。
栓塞16的材料可以采用蜡、丙烯酸类聚合物胶粘剂或其它在涂层13的涂覆温度下形状热稳定的材料，但优选在一个更高温度下会挥发。
蜡例如以固体形状压入孔4中，或者将其加热使之流入该孔4形成一栓塞16。
下一步(图1c)，在底板1的表面3自身或在已位于底板1上的涂层上敷设至少一层如金属层13。这例如可以是一层所谓的MCrAlY涂层，其中“M”为铁、钴或镍元素。这样一种涂层用于防止底板氧化。该涂层13借助一种低温涂覆方法、例如一电化学涂覆方法敷设在底板1上。电化学涂覆方法例如在温度低于250℃、尤其在低于100℃、优选在约50℃进行。还可以在底板1的表面3上敷设一层陶瓷，例如一绝热层。由于在低温下进行，在涂层和底板间没有或几乎没有应力，因为可能出现的底板和涂层的不同膨胀系数或不同温度在冷却时不会产生应力或仅仅产生小的应力。
如果栓塞16高出底板表面3，则高出部分不发生材料覆盖。如果该栓塞16不高出表面3，而与表面3形成一个平齐的封闭连接，则在该栓塞16区域发生同样少的材料覆盖，因为该涂层13的材料几乎不可能或不可能附着在栓塞16上。
该涂层13需要通过对表面15(图1c)照射进行在后处理，以使涂层13的颗粒更好地附着在底板表面3上，并且在靠近底板表面的区域内变得更均匀。此时，涂层13在表面15处和/或之下例如被熔化。这可以通过激光照射或通过如脉冲电子射线来实现。由此使所涂覆的MCrAlY颗粒均匀分布。当然还可考虑其它方法。
在借助一表面处理装置19对表面进行照射时，例如可这样选择温度，使该栓塞16挥发。然而也可以这样进行，在另一附加的热处理步骤中使栓塞16挥发，或者简单地用机械方法将其取出。
图1d示出一块带有一层涂层13的底板1，其中该孔4的几何形状尺寸在涂覆后保持不变。如果该涂层13是一层MCrAlY涂层，则还可以再以同样方式敷设一层绝热层。
该方法也可以用于修复(Refurbishment)，即用于对一已使用过的底板进行再涂覆。

Claims (14)

1.一种用于涂覆一块至少具有一个孔(4)的底板(1)的方法，其中：
在第一步中，用一个栓塞(16)将该至少一个孔(4)遮盖；
在第二步中，在该底板(1)的一个表面(3)敷设至少一层涂层(13)，其中该涂层(13)的敷设方法是低温涂覆方法；
在第三步中，对该至少一层涂层(13)的表面(15)进行照射，从而使涂层(13)靠近表面的区域内的颗粒更好地附着并变得均匀。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述底板(1)是一透平叶片。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：进行所述照射时，所述涂层(13)的表面(15)之下的区域至少局部被熔化。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：作为低温涂覆方法，采用一种电化学方法来敷设涂层。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述低温涂覆方法的温度低于250℃。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述对该表面(15)的照射借助脉冲电子发射来完成。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述对该表面(15)的照射借助激光处理来完成。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述对该表面(15)的照射期间或结束时将所述栓塞(16)从该孔(4)靠近表面的区域除去。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：所述栓塞(16)通过挥发除去。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述涂层(13)是一层陶瓷或者是一层金属层。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述至少一个孔(4)是一气膜冷却孔或一折流式冷却孔。
12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述栓塞(16)由蜡制成。
13.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述陶瓷涂层(13)是一层陶瓷绝热层。
14.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述金属涂层(13)是一层MCrAlY涂层，其中M＝Fe、Co或Ni。
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