DE102014109339A1

DE102014109339A1 - Beschichtung, beschichtete Turbinenkomponente und Beschichtungsverfahren

Info

Publication number: DE102014109339A1
Application number: DE102014109339.9A
Authority: DE
Inventors: Kalaga Murali Krishna; Padmaja Parakala; Surinder Singh Pabla
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2015-01-15
Also published as: JP2015017256A; GB2518270A; US20160215630A1; GB2518270B; CH708312A2; GB201412048D0

Abstract

Offenbart werden eine Beschichtung, eine beschichtete Turbinenkomponente und ein Beschichtungsverfahren. Die Beschichtung weist eine Epoxy-Polyamidstruktur auf, die aus einer Beschichtungszusammensetzung gebildet ist, die ein phenolisches Harz und ein Härtungsmittel beinhaltet, wobei das phenolische Harz einen Bisphenol F-Bestandteil und einen Epichlorhydrin-Bestandteil umfasst. Die Beschichtungszusammensetzung ist lösungsmittelfrei oder im Wesentlichen lösungsmittelfrei. Die gehärtete Beschichtung wird durch Härten unterhalb von 120 °C, durch Härten unter Verwendung von Infrarot-Mikrowellenstrahlung oder eine Kombination davon vernetzt. Die beschichtete Turbinenkomponente beinhaltet eine Oberfläche und die Beschichtung. Das Beschichtungsverfahren beinhaltet das Auftragen der Beschichtung und das Härten der Beschichtung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Beschichtungen, beschichtete Komponenten und Verfahren zum Beschichten von Komponenten. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung im Wesentlichen lösungsmittelfreie und lösungsmittelfreie Beschichtungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gasturbinen werden immer harscheren Bedingungen ausgesetzt, unter anderem immer höheren Temperaturen und Drücken, um ihre Effizienz zu verbessern. Die höheren Temperaturen und Drücke können nachteilige Auswirkungen auf Gasturbinenkomponenten haben, beispielsweise Kriechschäden, Materialermüdung und Rissbildung. Dieser Schaden kann eine Reparatur oder einen Austausch der Komponente erfordern, was sowohl teuer als auch zeitaufwändig ist.
Reparatur und Austausch von Komponenten führen häufig zu erheblichen Betriebsverzögerungen, Produktionsausfall und Verringerung der Gesamteffizienz des Betriebs. Wenn eine Komponente, beispielsweise ein Turbinenblatt, beschädigt wird, kann die Turbine abgeschaltet werden und das Blatt wird zur Reparatur abgenommen. Zusätzlich zu der Zeit, die nötig ist, um ein beschädigtes Blatt abzunehmen und ein repariertes Blatt neu zu installieren, kann die gesamte Turbine während der Reparatur in Betrieb sein.
Frühere Ansätze für eine solche Reparatur beinhalten die Verwendung chemischer Zusätze während eines Wasserwaschzyklus zur periodischen Reinigung der Blätter, um die Kompressoreffizienz aufrechtzuerhalten. Jedoch sind solche Verfahren nicht sehr effizient, beispielsweise wegen minderwertiger Chemikalien oder praktischer betrieblicher Zwänge, beispielsweise erhöhter und/oder wiederholter Wartungszyklusfrequenzen.
Eine Beschichtung, eine beschichtete Turbinenkomponente und ein Beschichtungsverfahren, die nicht unter einem oder mehreren der oben genannten Nachteile leiden, wären in der Technik erstrebenswert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform beinhaltet eine gehärtete Beschichtung eine Epoxy-Polyamidstruktur, die aus einer Beschichtungszusammensetzung gebildet wird, die ein phenolisches Harz und ein Härtungsmittel umfasst, wobei das phenolische Harz einen Bisphenol F-Bestandteil und einen Epichlorhydrin-Bestandteil umfasst. Die gehärtete Beschichtung ist durch Härten unterhalb von 120 °C, durch Härten unter Verwendung von Infrarot-Mikrowellenstrahlung oder eine Kombination davon vernetzt. Die Beschichtungszusammensetzung ist lösungsmittelfrei oder im Wesentlichen lösungsmittelfrei.
Die gehärtete Beschichtung kann eine Dicke zwischen etwa 50 Mikrometer und etwa 200 Mikrometer aufweisen.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann eine diskrete Porosität von weniger als etwa 3 Volumenprozent aufweisen.
Die Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann eine Oberflächenrauigkeit zwischen etwa 5 Ra und etwa 10 Ra aufweisen.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann hydrophob und oleophob sein.
Die Zusammensetzung der oben genannten gehärteten Beschichtung kann, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 40 % und etwa 45 % phenolisches Harz, zwischen etwa 8 % und etwa 9 % Härtungsmittel, zwischen etwa 5 % und etwa 10 % Antikorrosionsmittel, zwischen etwa 10 % und etwa 15 % thixotropes Mittel, zwischen etwa 15 % und etwa 20 % Extender, zwischen etwa 1 % und etwa 2 % abriebbeständigen Füllstoff oder eine Kombination davon beinhalten.
Die Beschichtungszusammensetzung jeder der oben genannten Arten kann ferner ein thixotropes Mittel umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2-1-Ton, Glimmer, Silikastaub und Kombinationen davon.
Die Beschichtungszusammensetzung jeder der oben genannten Arten kann ferner ein Extendermaterial aufweisen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Bariumsulfat, Calciumsulfat, Talkum, Calciumcarbonat und Kombinationen davon.
Die Beschichtungszusammensetzung jeder der oben genannten Arten kann ferner ein Antikorrosionsmittel umfassen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinkstaub, Zinkphosphat, Eisensulfid, Borat, gefällter Kieselsäure, TiO₂, Eisenoxid, ZrO₂ und Kombinationen davon.
Die Beschichtungszusammensetzung jeder der oben genannten Arten kann ferner einen erosionsbeständigen Füllstoff umfassen, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Borcarbin, Siliciumcarbid, Titandioxid und Kombinationen davon.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann ferner rissbeständige Materialien umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Glasblättchen, gemahlener Glasfaser und Kombinationen davon.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann auf einer rostigen Oberfläche angeordnet sein.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann auf einem behandelten Substrat angeordnet sein, wobei das behandelte Substrat mit Zinkphosphat grundiert, strahlgereinigt, sandgestrahlt, wassergestrahlt oder mit einer Kombination davon behandelt sein kann.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Polyamid, einem aromatischen Amin, Polyamidoamin, Butyltitanat, Phenalkamin und Kombinationen davon.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann aufgrund von Walzenbeschichtungsauftrag, Spritzbeschichtungsauftrag oder Tauchbeschichtungsauftrag physikalische Merkmale aufweisen.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann physikalische Merkmale aufgrund einer Zwischenerwärmung für 15 bis 30 Minuten auf einer Mehrzahl inkrementeller Temperaturstufen physikalische Merkmale aufweisen, wobei sich mindestens zwei inkrementelle Stufen von den mehreren inkrementellen Temperaturstufen um mindestens 15 °C unterscheiden.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann an einer Turbinenkomponente angeordnet sein, wobei die Turbinenkomponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Luftleitblech, einem Kompressorblatt und Kombinationen davon.
Die gehärtete Beschichtung jeder der oben genannten Arten kann mehrere Zwischenschichten beinhalten, wobei eine erste Schicht von den mehreren Zwischenschichten und eine zweite Schicht von den mehreren Zwischenschichten durch eine anfängliche Teilhärtung der ersten Schicht und eine anschließende Härtung der ersten Schicht gleichzeitig mit einer zumindest teilweise durchgeführten Härtung der zweiten Schicht vernetzt sind.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet eine beschichtete Turbinenkomponente ein Substrat und eine gehärtete Beschichtung, die auf dem Substrat angeordnet ist. Die gehärtete Beschichtung weist eine Epoxy-Polyamidstruktur auf, die aus einer Beschichtungszusammensetzung gebildet ist, die ein phenolisches Harz und ein Härtungsmittel umfasst, wobei das Harz einen Bisphenol F-Bestandteil und einen Epichlorhydrin-Bestandteil umfasst, wobei die gehärtete Beschichtung durch Härten unterhalb von 120 °C, durch Härten unter Verwendung von Infrarot-Mikrowellenstrahlung oder eine Kombination davon vernetzt ist. Die Beschichtungszusammensetzung beinhaltet, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 40 % und etwa 45 % phenolisches Harz, zwischen etwa 8 % und etwa 9 % Härtungsmittel, zwischen etwa 5 % und etwa 10 % Antikorrosionsmittel, zwischen etwa 10 % und etwa 15 % thixotropes Mittel, zwischen etwa 15 % und etwa 20 % Extender, zwischen etwa 1 % und etwa 2 % abriebbeständigen Füllstoff oder eine Kombination davon. Das Extendermaterial ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bariumsulfat, Calciumsulfat, Talkum, Calciumcarbonat und Kombinationen davon. Das Antikorrosionsmittel ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zinkstaub, Zinkphosphat, Eisensulfid, Borat, gefällter Kieselsäure, TiO₂, Eisenoxid, ZrO₂ und Kombinationen davon. Der erosionsbeständige Füllstoff ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Borcarbin, Siliciumcarbid, Titandioxid und Kombinationen davon.
In einer anderen Ausführungsform beinhaltet das Beschichtungsverfahren das Aufbringen einer Beschichtungszusammensetzung, wobei die Beschichtungszusammensetzungdie ein phenolisches Harz und ein Härtungsmittel umfasst, wobei das Harz einen Bisphenol F-Bestandteil und einen Epichlorhydrin-Bestandteil umfasst, und Härten der Beschichtungszusammensetzung durch Wärmehärten unterhalb von 120 °C, durch Härten unter Verwendung von Infrarot-Mikrowellenstrahlung oder eine Kombination davon. Die Beschichtungszusammensetzung ist lösungsmittelfrei oder im Wesentlichen lösungsmittelfrei.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlicheren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ersichtlich, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung erläutert.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Offenbart werden eine Beschichtung, eine beschichtete Turbinenkomponente und ein Beschichtungsverfahren. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erlauben beispielsweise im Vergleich zu Beschichtungen, die nicht eines oder mehrere der hierin offenbarten Merkmale beinhalten, eine qualitative Verbesserung bei existierenden Flotten durch eine effiziente Hochleistungsbeschichtung, erlauben leicht zu implementierende Änderungen an Oberflächen von Luftleitblechen, erlauben eine Senkung der Kosten, erlauben eine Reparatur außerhalb von Produktionsumgebungen, erlauben eine erhöhte Abriebbeständigkeit, erlauben eine erhöhte Flexibilität oder eine Kombination davon.
Die Beschichtung ist eine gehärtete Beschichtung mit einer Epoxy-Polyamidstruktur. Die Epoxy-Polyamidstruktur ist aus einer Beschichtungszusammensetzung gebildet, die ein phenolisches Harz, ein Härtungsmittel und, in manchen Ausführungsformen, andere geeignete Additive beinhaltet. In einer Ausführungsform beinhaltet die Beschichtungszusammensetzung ferner ein Antikorrosionsmittel, ein thixotropes Mittel, ein Extendermaterial, einen erosionsbeständigen Füllstoff oder eine Kombination davon. In weiteren Ausführungsformen wird der Beschichtungszusammensetzung ein Viskositätseinstellmittel zugesetzt.
Das phenolische Harz beinhaltet einen Bisphenol F-Bestandteil und einen Epichlorhydrin-Bestandteil, die mit dem Härtungsmittel reagieren, um die Epoxy-Polyamidstruktur zu bilden. Das Härtungsmittel erleichtert die Vernetzungsreaktion durch eine Härtung unterhalb von 120 °C (zum Beispiel von etwa 20 °C bis etwa 120 °C, von 80 °C bis etwa 120 °C, bei etwa 80 °C, bei etwa 100 °C, bei etwa 120 °C oder bei jeder geeigneten Kombination, Unterkombination, in jedem geeigneten Bereich oder Unterbereich davon). Zusätzlich oder alternativ dazu erleichtert das Härtungsmittel die Vernetzungsreaktion aufgrund von Infrarot-Mikrowellenstrahlung.
Das Härten zur Ausbildung der gehärteten Beschichtung geschieht durch Wärmehärten und/oder durch Strahlung mit einer längeren Wellenlänge als sichtbares Licht, beispielsweise Infrarotstrahlung und Mikrowellenstrahlung. Die gehärtete Beschichtung ist eine einzelne Schicht oder eine Mehrzahl von Schichten, einschließlich von Zwischenschichten. In einer Ausführungsform geschieht das Härten sequenziell, beispielsweise mit Zwischenerwärmung für etwa 15 bis etwa 30 Minuten auf mehreren inkrementellen Temperaturstufen, wobei sich mindestens zwei inkrementelle Stufen von den mehreren inkrementellen Temperaturstufen um mindestens 15°C unterscheiden, um die Haltbarkeit und die Haftung zu verbessern. In einer Ausführungsform findet das Härten sequenziell statt, und eine erste Schicht von den mehreren Zwischenschichten und eine zweite Schicht von den mehreren Zwischenschichten werden durch eine anfängliche Teilhärtung der ersten Schicht und eine anschließende Härtung der ersten Schicht gleichzeitig mit einer zumindest teilweise durchgeführten Härtung der zweiten Schicht vernetzt.
Die gehärtete Beschichtung weist geeignete physikalische Eigenschaften auf, die mit dem hierin offenbarten Verfahren erreichbar sind. Geeignete Dicken der gehärteten Beschichtung liegen zwischen etwa 50 Mikrometer und etwa 200 Mikrometer, zwischen etwa 50 Mikrometer und etwa 100 Mikrometer, zwischen etwa 50 Mikrometer und etwa 70 Mikrometer, zwischen etwa 50 Mikrometer und etwa 60 Mikrometer, zwischen etwa 100 Mikrometer und etwa 200 Mikrometer, zwischen etwa 150 Mikrometer und etwa 200 Mikrometer oder irgendeiner geeigneten Kombination, Subkombination, oder in einem irgendeinen geeigneten Bereich oder Teilbereich davon. Geeignete diskrete Porositäten der gehärteten Beschichtung liegen, bezogen auf das Volumen, bei unter 1 Prozent. Geeignete Rauigkeitswerte der gehärteten Beschichtung liegen zwischen etwa 5 Ra und etwa 10 Ra, zwischen etwa 5 Ra und etwa 7 Ra, zwischen etwa 7 Ra und etwa 10 Ra oder bei irgendeiner geeigneten Kombination, Subkombination, in irgendeinem geeigneten Bereich oder Teilbereich davon.
Die Beschichtungszusammensetzung weist irgendeine geeignete Menge an phenolischem Harz auf. In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 40 % und etwa 45 % phenolisches Harz, zwischen etwa 40 % und etwa 43 % phenolisches Harz, zwischen etwa 42 % und etwa 45 % phenolisches Harz oder jede geeignete Kombination, Subkombination, jeden geeigneten Bereich oder Teilbereich davon auf.
Die Beschichtungszusammensetzung weist geeignete Härtungsmittel in irgendeiner geeigneten Menge auf. In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 8 % und etwa 9 % Härtungsmittel, etwa 8 % Härtungsmittel, etwa 9 % Härtungsmittel oder jede geeignete Kombination, Subkombination oder jeden geeigneten Bereich oder Teilbereich davon auf. Geeignete Härtungsmittel sind unter anderem Polyamid, ein aromatisches Amin, Polyamidoamin, Butyltitanat, Phenalkamin und Kombinationen davon.
In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung geeignete Antikorrosionsmittel in irgendeiner geeigneten Menge auf, um eine hohe Temperaturstabilität zusammen mit Korrosionsbeständigkeit zu erhalten, um die Porosität zu verringern und dadurch die Korrosion zu hemmen, um die Beständigkeit gegen Fouling und Angriff von Chemikalien zu erhöhen und/oder um andere gewünschte Eigenschaften zu erhalten. In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 5 % und etwa 10 % Antikorrosionsmittel, zwischen etwa 7 % und etwa 10 % Antikorrosionsmittel, zwischen etwa 5 % und etwa 8 % Antikorrosionsmittel oder jede geeignete Kombination, Subkombination, jeden geeigneten Bereich oder Teilbereich davon auf. Geeignete Antikorrosionsmittel sind unter anderem Zinkstaub, Zinkphosphat, Eisensulfid, Borat, gefällte Kieselsäure, TiO₂, Eisenoxid, ZrO₂ und Kombinationen davon.
In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung geeignete thixotrope Mittel in irgendeiner geeigneten Menge auf, um eine gewünschte Viskosität und Fließregulierungseigenschaften zu erhalten, beispielsweise um eine Gardinenbildung zu vermeiden, nachdem die Beschichtung auf die Oberfläche aufgebracht worden ist. In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 10% und etwa 15% thixotropes Mittel, zwischen etwa 10% und etwa 13% thixotropes Mittel, zwischen etwa 12% und etwa 15% thixotropes Mitteloder jede geeignete Kombination, Subkombination, jeden geeigneten Bereich oder Teilbereich davon auf. Geeignete thixotrope Mittel sind unter anderem 2-1-Ton, Glimmer, Silikastaub und Kombinationen davon. In einer Ausführungsform ermöglicht das thixotrope Mittel eine Auftragung der Beschichtungszusammensetzung auf Oberflächen, die nicht senkrecht zur Schwerkraft sind, beispielsweise angewinkelten Oberflächen, gekrümmten Oberflächen oder Kombinationen davon. Zum Beispiel wird die Beschichtungszusammensetzung in einer Ausführungsform auf eine oder mehrere Oberflächen einer Turbinenkomponente aufgebracht (während diese installiert ist oder sich in einer Produktionsanlage befindet). Die Turbinenkomponente ist ein Luftleitblech, ein Kompressorblatt oder eine Schaufel, ein Schwalbenschwanzprofil, eine Düse, ein Rotor, ein Stator, ein Turbinenrad, jede andere geeignete Komponente oder eine Kombination davon.
In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung geeignete Extendermaterial in irgendeiner geeigneten Menge auf. In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 15% und etwa 20% Extendermaterial, zwischen etwa 15% und etwa 18% Extendermaterial, zwischen etwa 17% und etwa 20% Extendermaterial oder jede geeignete Kombination, Subkombination, jeden geeigneten Bereich oder Teilbereich davon auf. Geeignete Extendermaterialien sind unter anderem Bariumsulfat, Calciumsulfat, Talkum, Calciumcarbonat und Kombinationen davon.
In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung geeignete korrosionsbesändige Füllstoffe in irgendeiner geeigneten Menge auf. In einer Ausführungsform weist die Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 1% und etwa 2% korrosionsbesändigen Füllstoff, etwa 1% korrosionsbesändigen Füllstoff, etwa 2% korrosionsbesändigen Füllstoff oder jede geeignete Kombination, Subkombination oder jeden geeigneten Bereich oder Teilbereich davon auf. Geeignete korrosionsbesändige Füllstoffe sind unter anderem Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Borcarbin, Siliciumcarbid, Titandioxid und Kombinationen davon.
Die Beschichtungszusammensetzungen schließen beliebige andere geeignete Materialien ein oder aus, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Zum Beispiel weist die Beschichtungszusammensetzung in einer Ausführungsform Rissbeständigkeit auf, beispielsweise durch Einbeziehung von Glasblättchen und/oder gemahlener Glasfaser. In einer Ausführungsform ist die Beschichtungszusammensetzung lösungsmittelfrei oder im Wesentlichen lösungsmittelfrei (zum Beispiel weist sie weniger als 0,5 Vol.-% Lösungsmittel auf), um behördliche Vorschriften in Bezug auf flüchtige organische Verbindungen zu erfüllen und/oder um die Umwelt zu schonen. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff flüchtige organische Verbindung ein Material mit einem Dampfdruck von 0,01 kPa oder mehr bei 20 °C.
In einer Ausführungsform wird das Viskositätseinstellmittel, beispielsweise Ethanol und/oder Butanol, der Beschichtungszusammensetzung zugesetzt, um eine geeignete Viskosität zu erreichen. Eine geeignete Viskosität liegt zwischen etwa 100 Centipoise (0,1 Pascal-Sekunden) und etwa 150 Centipoise (0,15 Pascal-Sekunden), und eine geeignete Konzentration des Viskositätseinstellmittels liegt bei etwa 8 %. Zusätzlich oder alternativ dazu wird das Viskositätseinstellmittel auf das jeweilige Aufbringungsverfahren eingestelt, beispielsweise Tauchbeschichtung, Aufspritzen, Vakuumbeschichtungsauftrag, Vorhanggießauftrag, Anstrich oder Walzenbeschichtungsauftrag.
Die Beschichtungszusammensetzung wird anhand geeigneter Verfahren aufgetragen und gehärtet, um die gehärtete Beschichtung auszubilden, je nach der Komponente, die beschichtet werden soll und der Umgebung, in der das Beschichten stattfinden soll. Zum Beispiel beinhaltet das Beschichten in einer Produktionsanlage gegenüber einem Beschichten vor Ort, wo eine Komponente installiert ist (oder außerhalb einer Produktionsumgebung in der Nähe von dem Ort, wo die Komponente installiert oder repariert wird) unterschiedliche Merkmale.
In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren der vor-Ort-Beschichtung, während die Komponente installiert ist, und/oder außerhalb einer Produktionsumgebung das selektive Aufbringen der Beschichtungszusammensetzung ohne vorheriges Mischen einer oder mehrerer Bestandteile der Beschichtungszusammensetzung. Zum Beispiel beinhalten in einer Ausführungsform der eine oder die mehreren Bestandteile, die bis zur Auftragung getrennt bleiben, das phenolische Harz, das Härtungsmittel, das Antikorrosionsmittel, das thixotrope Mittel, das Viskositätseinstellmittel, das Extendermaterial, den erosionsbeständigen Füllstoff oder eine Kombination davon. In einer weiteren Ausführungsform wird die Konzentration von einem oder mehreren Bestandteilen während des Mischens auf Basis von komponentenspezifischen Informationen angepasst, beispielsweise der Größe der Oberfläche, die beschichtet werden soll, der Tiefe, bis zu der eine Beschichtung aufgebracht werden soll, oder einer Kombination davon.
Die beschichtete Oberfläche ist jede geeignete Oberfläche. In einer Ausführungsform ist die Oberfläche eine angerostete Oberfläche. Vor der Aufbringung der Beschichtungszusammensetzung wird in einer Ausführungsform die zu beschichtende Oberfläche vorbereitet und/oder behandelt, zum Beispiel, um die Haftung der Beschichtung zu verbessern.
In einer Ausführungsform weist die gehärtete Beschichtung Korrosionsbeständigkeit auf, beispielsweise gegenüber einer Lösung von etwa 90 % Naphtha und etwa 10 % wässriger Kochsalzlösung. Die Korrosionsbeständigkeit über einem Zeitraum von bis zu etwa 60 Stunden, bei einer Temperatur von etwa 130 °C, einem Druck von etwa 2,2 Bar N₂ und einem pH von etwa 1,7 in einem Autoklaven mit einer Drehzahl von etwa 1500 Umdrehungen pro Minute weist eine Korrosionsbeständigkeit auf, mit der weniger als etwa 2 mil der gehärteten Beschichtung im Verlauf eines Jahres korrodiert werden. In weiteren Ausführungsformen beträgt die Menge an gehärteter Beschichtung, die pro Jahr korrodiert wird, weniger als etwa 1,71 mil, weniger als etwa 1,6 mil, weniger als etwa 1,5 mil und/oder weniger als etwa 0,4 mil.
In einer Ausführungsform weist die gehärtete Beschichtung eine Beständigkeit gegenüber Fouling auf, beispielsweise gegenüber Fouling durch Ruß und Öl, einem pH von etwa 11, während sie bei einer Temperatur von etwa 80 °C und einem Druck von etwa 3 Bar N₂ aufgebracht wird, dann auf eine Temperatur von etwa 100 °C für etwa 24 Stunden erwärmt wird, gefolgt von einer Wasserwäsche für etwa 1 Minute.
In einer Ausführungsform weist die gehärtete Beschichtung eine Beständigkeit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit auf. In dieser Ausführungsform dringen praktisch keine Gas- oder Dampfmoleküle durch die gehärtete Beschichtung, auch nicht bei höheren Temperaturen, beispielsweise oberhalb von 120 °C, oberhalb von 150 °C, oberhalb von 180 °C, bis zu 200 °C oder jeder geeigneten Kombination, Subkombination oder jedem geeigneten Bereich oder Teilbereich davon.
In einer Ausführungsform weist die gehärtete Beschichtung hydrophobe und/oder oleophobe Eigenschaften auf, wie durch Kontaktwinkelmessungen gezeigt.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen können und Äquivalente eingetauscht werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Bereich abzuweichen Daher soll die Erfindung nicht auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein, die als die beste Weise zur Ausführung der Erfindung betrachtet werden, sondern die Erfindung schließt alle Ausführungsformen ein, die in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.
Offenbart werden eine Beschichtung, eine beschichtete Turbinenkomponente und ein Beschichtungsverfahren. Die Beschichtung weist eine Epoxy-Polyamidstruktur auf, die aus einer Beschichtungszusammensetzung gebildet ist, die ein phenolisches Harz und ein Härtungsmittel beinhaltet, wobei das phenolische Harz einen Bisphenol F-Bestandteil und einen Epichlorhydrin-Bestandteil umfasst. Die Beschichtungszusammensetzung ist lösungsmittelfrei oder im Wesentlichen lösungsmittelfrei. Die gehärtete Beschichtung wird durch Härten unterhalb von 120 °C, durch Härten unter Verwendung von Infrarot-Mikrowellenstrahlung oder eine Kombination davon vernetzt. Die beschichtete Turbinenkomponente beinhaltet eine Oberfläche und die Beschichtung. Das Beschichtungsverfahren beinhaltet das Auftragen der Beschichtung und das Härten der Beschichtung.

Claims

Gehärtete Beschichtung, umfassend: eine Epoxy-Polyamidstruktur, die aus einer Beschichtungszusammensetzung gebildet ist, die ein phenolisches Harz und ein Härtungsmittel umfasst, wobei das phenolische Harz einen Bisphenol F-Bestandteil und einen Epichlorhydrin-Bestandteil umfasst; wobei die gehärtete Beschichtung durch Härten unterhalb von 120 °C, durch Härten unter Verwendung von Infrarot-Mikrowellenstrahlung oder eine Kombination davon vernetzt ist; wobei die Beschichtungszusammensetzung lösungsmittelfrei oder im Wesentlichen lösungsmittelfrei ist.
Gehärtete Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die gehärtete Beschichtung eine Dicke zwischen etwa 50 Mikrometer und etwa 200 Mikrometer aufweist; und/oder wobei die gehärtete Beschichtung eine diskrete Porosität von weniger als etwa 3 Volumenprozent aufweist; und/oder wobei die Beschichtung eine Oberflächenrauigkeit zwischen etwa 5 Ra und etwa 10 Ra aufweist; und/oder wobei die gehärtete Beschichtung hydrophob und oleophob ist.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 40 % und etwa 45 % phenolisches Harz, zwischen etwa 8 % und etwa 9 % Härtungsmittel, zwischen etwa 5 % und etwa 10 % Antikorrosionsmittel, zwischen etwa 10 % und etwa 15 % thixotropes Mittel, zwischen etwa 15 % und etwa 20 % Extender, zwischen etwa 1 % und etwa 2 % abriebbeständigen Füllstoff oder eine Kombination davon aufweist.
Gehärtete Beschichtung nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungszusammensetzung ferner ein thixotropes Mittel umfasst, das ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-1-Ton, Glimmer, Silikastaub und Kombinationen davon; und/oder wobei die Beschichtungszusammensetzung ferner ein Extendermaterial umfasst, das ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Basiumsulfat, Calciumsulfat, Talkum, Calciumcarbonat und Kombinationen davon; und/oder wobei die Beschichtungszusammensetzung ferner ein Antikorrosionsmittel umfast, das ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zinkstaub, Zinkphosphat, Eisensulfid, Borat, gefälltem Siliciumdioxid, TiO₂, Eisenoxid, ZrO₂ und Kombinationen davon; und/oder wobei die Beschichtungszusammensetzung ferner einen erosionsbeständigen Füllstoff umfasst, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Borcarbin, Siliciumcarbid, Titandioxid und Kombinationen davon; und/oder wobei ferner rissbeständige Materialien umfassend, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Glasblättchen, gemahlener Glasfaser und Kombinationen davon.
Gehärtete Beschichtung nach Anspruch 1, wobei die gehärtete Beschichtung auf einer angerosteten Oberfläche angeordnet ist; und/oder wobei die gehärtete Beschichtung auf einer behandelten Oberfläche angeordnet ist, wobei die gehärtete Beschichtung mit Zinkphosphat grundiert, strahlgereinigt, sandgestrahlt, wassergestrahlt oder eine Kombination davon ist.
Gehärtete Beschichtung nach Anspruch 1, wobei das Härtungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyamid, einem aromatischen Amin, Polyamidoamin, Butyltitanat, Phenalkamin und Kombinationen davon.
Gehärtete Beschichtung nach Anspruch 1, wobei die gehärtete Beschichtung physikalische Eigenschaften aufgrund von Walzenbeschichtungsauftrag, Spritzbeschichtungsauftrag, Tauschbeschichtungsauftrag aufweist; und/oder wobei die gehärtete Beschichtung physikalische Eigenschaften aufgrund einer Zwischenerwärmung für 15 bis 30 Minuten bei mehreren inkrementellen Temperaturstufen aufweist, wobei sich mindestens zwei inkrementelle Temperaturstufen von den mehreren inkrementellen Temperaturstufen um mindestens 15°C unterscheiden; und/oder wobei die gehärtete Beschichtung auf einer Turbinenkomponente angeordnet ist, wobei die Turbinenkomponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Luftleitblech, einem Kompressorblatt und Kombinationen davon.
Gehärtete Beschichtung nach Anspruch 1, wobei die gehärtete Beschichtung mehrere Zwischenschichten aufweist, wobei eine erste Schicht von den mehreren Zwischenschichten und eine zweite Schicht von den mehreren Zwischenschichten durch eine anfängliche Teilhärtung der ersten Schicht und eine anschließende Härtung der ersten Schicht gleichzeitig mit einer zumindest teilweise durchgeführten Härtung der zweiten Schicht vernetzt ist.
Beschichtete Gasturbinenkomponente, umfassend: ein Substrat; und eine gehärtete Beschichtung, die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die gehärtete Beschichtung eine Epoxy-Polyamidstruktur aufweist, die aus einer Beschichtungszusammensetzung gebildet ist, die ein phenolisches Harz und ein Härtungsmittel umfasst, wobei das Harz einen Bisphenol F-Bestandteil und einen Epichlorhydrin-Bestandteil umfasst, wobei die gehärtete Beschichtung durch Härten unterhalb von 120 °C, durch Härten unter Verwendung von Infrarot-Mikrowellenstrahlung oder eine Kombination davon vernetzt ist; wobei die Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 40 % und etwa 45 % phenolisches Harz, zwischen etwa 8 % und etwa 9 % Härtungsmittel, zwischen etwa 5 % und etwa 10 % Antikorrosionsmittel, zwischen etwa 10 % und etwa 15 % thixotropes Mittel, zwischen etwa 15 % und etwa 20 % Extender, zwischen etwa 1 % und etwa 2 % abriebbeständigen Füllstoff oder eine Kombination davon aufweist; wobei das Extendermaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Bariumsulfat, Calciumsulfat, Talkum, Calciumcarbonat und Kombinationen davon; wobei das Antikorrosionsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinkstaub, Zinkphosphat, Eisensulfid, Borat, gefällter Kieselsäure, TiO₂, Eisenoxid, ZrO₂ und Kombinationen davon; und wobei der erosionsbeständige Füllstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Borcarbin, Siliciumcarbid, Titandioxid und Kombinationen davon.
Beschichtungsverfahren, umfassend: Auftragen einer Beschichtungszusammensetzung, wobei die Beschichtungszusammensetzung ein phenolisches Harz und ein Härtungsmittel umfasst, wobei das Harz einen Bisphenol F-Bestandteil und einen Epichlorhydrin-Bestandteil umfasst; und Härten der Beschichtungszusammensetzung durch Wärmehärten unterhalb von 120 °C, durch Infrarot-Mikrowellenstrahlung oder eine Kombination davon; wobei die Beschichtungszusammensetzung lösungsmittelfrei oder im Wesentlichen lösungsmittelfrei ist.