ES2928580T3 - Recubrimientos y procedimiento del control de espacio libre de la turbina - Google Patents

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Florian Rovere
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Abstract

La presente invención describe un motor de turbina con al menos una sección de turbina de alta presión y una de baja presión que comprende una carcasa y al menos un álabe de turbina montado de forma giratoria dentro de la carcasa, en el que al menos parte de la superficie interior de la carcasa está cubierta con cubiertas protectoras abrasivas. para proporcionar control de espacio libre entre la superficie interior y la punta de al menos una pala y en el que la punta de la pala está recubierta con un revestimiento de PVD duro, caracterizado porque el material de la cubierta de al menos la alta presión y/o la baja presión La sección consta de un material cerámico poroso y el revestimiento de PVD duro en la punta de la hoja consiste esencialmente en un revestimiento de nitruro libre de gotas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Recubrimientos y procedimiento del control de espacio libre de la turbina
La presente invención se refiere a álabes para motores de turbina de gas, así como a motores de turbina de gas. De acuerdo con la presente invención, los álabes divulgados comprenden un recubrimiento duro de película delgada depositado físicamente al vapor (DFV) para cortar y dar forma a los recubrimientos de control de espacio libre para aplicaciones de sellos de turbinas. Este recubrimiento da como resultado una mejor resistencia al desgaste de los álabes que entran en contacto con recubrimientos de control de espacio libre de nitruro de boro CoNiCrAIY, bentonita de NiCrAI y nitruro de boro NiCrAI pulverizados térmicamente durante la incursión por frotamiento.
Estado de la técnica
Normalmente, los motores de turbina incorporan álabes de turbina montados en el eje circunscritos circunferencialmente por una carcasa o carcasa de turbina. En general, la carcasa de la turbina próxima a las puntas de los álabes está revestida con una pluralidad de materiales de cubierta abrasibles (recubrimientos), por ejemplo, construidos con materiales metálicos/cerámicos que tienen alta resistencia térmica y a la erosión. En muchos casos, el propio material de la superficie abrasible es hasta cierto punto abrasivo. Por lo tanto, se mantiene un espacio G en la punta del álabe para evitar el contacto entre los dos componentes opuestos que podría causar un desgaste prematuro de la punta del álabe.
En la figura 1 se muestra una configuración principal, que muestra una carcasa de turbina 1, un disco de rotor 3 con un álabe 5 que comprende una raíz de álabe 7 y una punta de álabe 9. También se muestra el sello abrasible 11 y el espacio de la punta G entre el sello abrasible 11 y la punta del álabe 9.
Para minimizar la fuga de flujo de gas de la punta del álabe entre el lado del álabe de alta presión y el lado del álabe de baja presión, el espacio G de la punta del álabe debe elegirse lo más pequeño posible en la práctica.
Con el fin de realizar tales sistemas con un espacio G muy pequeño entre las puntas de los álabes, se conoce en la técnica el uso de las denominadas puntas chirriadoras. El documento WO2015/041787 divulga tales álabes con puntas chirriadoras. Para fines de rodaje, cuando se usan por primera vez, estas puntas entran en contacto con el recubrimiento abrasible de la carcasa o el alojamiento y, por lo tanto, logran el espacio G minimizado. Para formar tales puntas chirriadoras el documento WO2015/041787 divulga una geometría especial que se elige para permitir que la punta del álabe de la turbina actúe como una herramienta de corte, cortando el sustrato abrasible y dándole así forma. Desafortunadamente, el problema del daño por desgaste aún existe, ya que estas puntas con geometrías especiales tienden a experimentar desgaste cuando entran en contacto con los sustratos abrasibles, a menudo en combinaciones específicas de velocidad de la punta del álabe y tasa de incursión de la punta del álabe en el material de cubierta abrasivo. Esto es especialmente cierto si se utilizan materiales abrasibles especiales como, por ejemplo, nitruro de boro de CoNiCrAIY pulverizado térmicamente, bentonita de NiCrAI y nitruro de boro de NiCrAl.
Otro enfoque muy similar se divulga en el documento US5756217A donde se utiliza un recubrimiento de tira estampada como recubrimiento abrasivo contra un recubrimiento abrasible, con el mismo objetivo que el anterior. Los materiales de recubrimiento utilizados son seleccionados de entre el grupo de óxidos de circonio, itrio y/o aluminio y el material se aplica mediante proyección térmica a través de una máscara perforada, que se ha adherido a la superficie estructural a recubrir. Aunque el documento US5756217A menciona que este procedimiento evitaría el perfilado o maquinado posterior a la deposición, el esfuerzo de manejo del procedimiento propuesto es considerable y el daño por desgaste contra los materiales abrasibles antes mencionados sigue siendo un problema significativo.
En el documento US20150075327A1 Linska y otros divulgan recubrimientos resistentes al desgaste en las puntas de los álabes producidos por electrodeposición. Estos recubrimientos electrodepositados parecen fortalecer las puntas de los álabes y, por lo tanto, funcionan de manera efectiva, sin embargo, requieren pasos de fabricación adicionales. Otra desventaja de la electrodeposición de capas de protección contra el desgaste es el hecho de que mediante la galvanoplastia solo se puede depositar material conductor de la electricidad. Esto restringe tales recubrimientos a capas metálicas o aleadas relativamente gruesas (por ejemplo, 300-500 micras), que en muchos casos no son lo suficientemente resistentes al desgaste.
En el documento US20150368786A1 se divulga un procedimiento para recubrir la punta de un perfil aerodinámico, que utiliza una máscara mecánica para exponer únicamente la región de la punta del perfil aerodinámico al recubrimiento DFV. Los espesores divulgados de los recubrimientos de estelita, carburo o nitruro se mencionan entre 25,4 y 127 pm, lo que debería garantizar las tolerancias de espesor deseadas del perfil aerodinámico hacia el abrasible. Como ejemplo único y con la máxima preferencia de un recubrimiento antidesgaste se divulga el nitruro de boro cúbico, como el material que no se desgasta durante el funcionamiento y protege la integridad estructural de la superficie aerodinámica. Se puede esperar el uso de nitruro de boro cúbico debido a su extraordinaria dureza, resistencia a la abrasión y resistencia a la oxidación generalmente conocidas hasta ~1.300 °C. Sin embargo, la deposición sobre sustratos técnicos puede ser bastante desafiante debido a la presencia mayormente observada de nitruro de boro hexagonal. Además, las altas tensiones de los recubrimientos DFV en general, que surgen durante el crecimiento, pueden limitar considerablemente el espesor de recubrimiento requerido y hacer que la mayoría de los carburos o nitruros recubiertos mediante DFV sean inutilizables para la aplicación como capa resistente al desgaste en superficies aerodinámicas. R. Rajendran: "Gas turbine coatings - An overview", Engineering Failure Analysis, volumen 26, 31 de agosto de 2021, páginas 355-369, XP055109145, generalmente muestra en una descripción general los recubrimientos de turbinas de gas. Este documento explica las dificultades bien conocidas en la construcción de turbinas de gas.
Wei R y otros: "Erosion resistance of thick nitride and carbonitride coatings deposited using plasma enhanced magnetron sputtering", Plasma Process and Polymers, Wiley - VCH Verlag, DE, volumen 4, número S1, 24 de mayo de 2007, páginas S693-S699, XP002570666 divulga generalmente recubrimientos resistentes a la erosión. Este documento, sin embargo, no analiza las dificultades en la construcción de turbinas de gas y, en particular, no divulga ningún material abrasible para la cubierta.
El documento EP 2017366 A1 y Goldbaum Dina y otros: "Tribological behavior of TiN and Ti (Si, C)N coatings on cold sprayed Ti substrates", Surface and Coatings Technology, Elsevier BV, Amsterdam, NL, volumen 291, 21 de febrero de 2016, páginas 264-275, XP029493090 muestra simplemente un procedimiento para la fabricación de un recubrimiento protector de material duro sobre un sustrato. Por lo tanto, existe la necesidad en la técnica de álabes con puntas de los álabes que muestren resistencia al desgaste con respecto al contacto con sustratos abrasibles como se describe anteriormente.
Objetivos de la presente invención
De acuerdo con la presente invención, las puntas de los álabes están recubiertas con un recubrimiento de película delgada depositado físicamente en forma de vapor, como se conoce, por ejemplo, para aplicaciones de herramientas de corte.
Ya se conoce el uso de recubrimientos de DFV en álabes de turbina contra la corrosión, así como la erosión por partículas sólidas arrastradas al interior del compresor del motor de turbina de gas. Por ejemplo, el documento EP0674020B1 describe un recubrimiento resistente a la erosión de múltiples capas contra tal erosión por partículas. De acuerdo con la presente invención, sin embargo, se utilizan recubrimientos DFV para reforzar la punta de los álabes contra el desgaste resultante de la interacción con los sustratos abrasibles. Hay un daño por desgaste severo que surge del calentamiento excesivo por fricción de los materiales de los álabes en condiciones severas de incursión por frotamiento en una turbina y/o si el recubrimiento abrasible se rocía térmicamente a una condición de dureza aparente demasiado alta. Los mecanismos observados son el calentamiento del material del álabe con ablandamiento, deformación plástica voluminosa extrema y fractura y transferencia del material del álabe a la cubierta del estator. La combustión del material del álabe (principalmente confinada a las aleaciones de titanio) también puede producirse y, como resultado, pueden producirse daños graves en el motor. El agrietamiento del material del álabe ocurre debido a las fuerzas de corte extremas del álabe que surgen de un corte ineficiente contra cubiertas abrasibles con una dureza superior a la especificada.
El enfoque de la presente divulgación está en las medidas contra el desgaste abrasivo de dos cuerpos de los materiales de los álabes mencionados anteriormente por uno o más componentes de material de aleación metálica o de óxido de aleación metálica en los recubrimientos abrasibles designados CoNiCrAIY-hBN, NiCrAl-bentonita, NiCrFeAl-hBN y NiCrAl-hBN, en los que hBN se utiliza como abreviatura de nitruro de boro hexagonal.
Los eventos de fricción de incursión entre los álabes del rotor contra los estatores (cubiertas) pueden surgir por una serie de causas, como, por ejemplo:
diferentes efectos de expansión térmica entre los componentes del rotor y el estator
cambios rápidos en la condición del motor o la carga, como un aterrizaje forzoso o una marejada
condiciones de funcionamiento de "temperatura excesiva"
paradas rápidas del motor
factores relacionados con la distorsión debido a la falta de redondez de la carcasa
holguras en los rodamientos y vibraciones del rotor derivadas de inestabilidades
Bajo condiciones específicas de incursión del rotor de la velocidad de la punta del álabe y la tasa de incursión del álabe en el estator (cubierta), pueden surgir daños por desgaste de las puntas de los álabes. Además, si se rocía un recubrimiento de espacio libre (abrasible) con una dureza o densidad superior a la dureza especificada, puede surgir un mayor daño por desgaste del álabe en una amplia gama de condiciones de incursión que de otro modo no ocurrirían.
Cabe señalar que el tipo de desgaste como resultado de los eventos descritos anteriormente es muy diferente al daño por impacto de erosión que surge cuando partículas como, por ejemplo, arena o suciedad, son arrastradas dentro del flujo de gas y entran en la turbina, golpeando los álabes.
Por lo tanto, un objetivo de la invención es la eliminación del daño por desgaste resultante de los eventos descritos anteriormente, por ejemplo:
• los álabes de aleación de titanio de un compresor
• los álabes de aleación de níquel de un compresor
• los álabes de acero inoxidable de un compresor
Sumario de las figuras:
La figura 1 es una representación esquemática de una turbina industrial o aeroespacial, que comprende al menos un álabe 5 en un disco de rotor 3, con una raíz de álabe 7 y una punta de álabe 9, así como un sello abrasible 11, que se coloca dentro de la carcasa de la turbina 1 en el lado opuesto de la punta de la hoja 9 y separados por un espacio G.
La figura 2 es una representación esquemática de la distribución homogénea del espesor de recubrimiento sobre y alrededor de la región 9 de la punta del álabe recubierto.
De acuerdo con la presente invención, esto se logra mediante la aplicación de recubrimientos duros depositados físicamente al vapor (DFV) de película delgada en las superficies de los álabes que entran en contacto con recubrimientos abrasibles de control de espacio libre como, por ejemplo, (CoNiCrAIY-hBN, NiCrAl-bentonita, NiCrAlhBN, NiCrFeAl-hBN) durante eventos de fricción de incursión en la sección del compresor de un motor de turbina. En otras palabras, de acuerdo con la presente invención, los recubrimientos duros DFV aplicados a los álabes y en particular a las puntas de los álabes tienen el propósito de proteger contra el desgaste resultante de la interacción de las puntas de los álabes con el sustrato abrasible.
Sorprendentemente, los recubrimientos DFV que se conocen de las aplicaciones de herramientas de corte se pueden usar ventajosamente en este contexto y muestran un excelente rendimiento de protección, en particular si recubren álabes de aleación de titanio, acero inoxidable y/o aleación de níquel que se usan en rotores de compresores de baja y alta presión y blisks en motores aeronáuticos y rotores de compresores de turbinas de gas industriales.
En lo que sigue a lo largo de esta divulgación, la expresión "recubrir" se usa cuando se refiere a proporcionar un recubrimiento al menos en la punta y preferentemente también en la periferia de la punta del álabe. Para definir la palabra "periferia" se supone que un punto en la superficie de la hoja debe ser considerado de acuerdo con la presente invención como parte de la periferia de la punta del álabe si este punto no es más de 100 veces el espesor de recubrimiento distante de la parte más externa del álabe montado (visto desde el eje de rotación).
Hasta ahora, no se conoce en la técnica la aplicación de recubrimiento DFV en las puntas de los álabes con fines de volteo. Los álabes se utilizan comúnmente sin ningún tipo de puntaje como (con respecto a la producción) la solución más económica.
Sin embargo, en los casos en los que se utiliza el puntaje, la tecnología conocida se limita en general a recubrimientos duros más gruesos, como los depositados mediante técnicas de pulverización térmica como la pulverización térmica por plasma atmosférico (PPA) y la pulverización térmica por combustible de oxígeno de alta velocidad (COAV). Los recubrimientos aplicados por estas técnicas son en general de 100 a 200 micrómetros de espesor y presentan desventajas tales como:
- adhesión insuficiente al material de la punta del álabe; los recubrimientos PPA y COAV se unen mecánicamente a la superficie a recubrir.
- las dimensiones (espesor) y el peso del recubrimiento son demasiado grandes, especialmente para las puntas de álabes delgados que se utilizan en los compresores aerodinámicos de alta presión.
- la preparación del material que se va a recubrir requiere que la superficie se vuelva rugosa, por ejemplo, mediante granallado, lo que puede dañar la integridad mecánica de los componentes del álabe.
Por el contrario, los recubrimientos depositados en las puntas mediante técnicas de DFV están en su mayoría unidos metalúrgicamente al material del sustrato y tienen una fuerza de adhesión muy alta, no requieren técnicas de preparación previa de la superficie que puedan dañar negativamente los materiales del álabe, son excepcionalmente duros y resistentes a la oxidación. De acuerdo con la presente invención, los recubrimientos de punta depositados por DFV se pueden aplicar como capas muy finas a las puntas de los álabes, por ejemplo, de 1-40 mieras, preferentemente de 5-25 mieras de espesor, con la ventaja de tensiones de recubrimiento intrínsecas controladas y rugosidades superficiales moderadas, mientras que al mismo tiempo los recubrimientos DFV exhiben una alta densidad y resistencia al desgaste. Una micra es igual a una |jm.
Recubrir los álabes con recubrimientos DFV generalmente podría significar, por ejemplo, aplicar a la punta de un álabe y/o a la periferia de la punta un recubrimiento DFV delgado (por ejemplo, de 1-40 micras de espesor) y duro (por ejemplo, con una dureza de recubrimiento intrínseco de 1.000 a 3.50o HV) como como por ejemplo nitruro de titanio (TiN), nitruro de aluminio y titanio (TiAIN), nitruro de silicio y titanio (TiSiN), nitruro de carbono y titanio (TiCN), nitruro de cromo (CrN) o nitruro de cromo y aluminio (AlCrN), o combinaciones de estos. Recubrir los álabes con recubrimientos DFV en particular de acuerdo con la presente invención significa, por ejemplo, aplicar a la punta de un álabe y/o a la periferia de la punta un recubrimiento DFV delgado (por ejemplo, de 1-40 micras de espesor) y duro (por ejemplo, de 1.000-3.500 HV de dureza intrínseca del recubrimiento) como, por ejemplo, nitruro de aluminio y titanio (TiAIN), nitruro de silicio y titanio (TiSiN) o nitruro de cromo y aluminio (AlCrN), o combinaciones de estos. Estos son recubrimientos duros que se utilizan normalmente en el contexto de las herramientas de corte.
Fue bastante sorprendente cuando los inventores encontraron que con estos recubrimientos DFV y en particular con los recubrimientos DFV de película fina y dura que se usan típicamente en el campo de las herramientas de corte, el daño por desgaste del álabe puede reducirse y/o eliminarse en una amplia gama de condiciones de incursión del álabe en la cubierta. También resultó sorprendente que los recubrimientos a base de nitruro mencionados no sufrieran oxidación prematura, aunque se sabe que estos recubrimientos a base de nitruro tienen una resistencia a la oxidación a altas temperaturas significativamente menor que, por ejemplo, los óxidos o el nitruro de boro cúbico, como se explicó anteriormente.
No está completamente claro por qué funciona esto, sin embargo, una posible explicación podría ser que las condiciones presentes en la interacción entre la punta del álabe y la superficie abrasible son aproximadamente similares a las condiciones cuando una herramienta de corte de alta velocidad está trabajando en una pieza de trabajo de aleación de metal.
La invención se describirá ahora en detalle y con la ayuda de ejemplos.
Los inventores basaron sus estudios en una amplia gama de materiales abrasibles. Aunque estos también están recubiertos (por ejemplo, en la carcasa), la acumulación de estos materiales se denominará recubiertas recubiertas para distinguirlos claramente de los recubrimientos DFV.
Las pruebas son en base a los siguientes materiales de recubrimiento de la cubierta:
1. Ni 4Cr 4AI 21 Bentonita
Nombres de productos: Durabrade 2313, Metco 314NS, Metco 312NS, Durabrade 2311
Estos son polvos de cermet que consisten en una aleación de níquel cromo aluminio que encapsula completamente el núcleo de bentonita estabilizada. La encapsulación se logra mediante un procedimiento de recubrimiento químico. Esto proporciona un polvo compuesto robusto, de alta calidad y sin aglutinantes. Los polvos fueron diseñados para producir sustratos con variada resistencia a la erosión y abrasión para adaptarse a la aplicación final. Los sustratos están diseñados para frotarse contra aleaciones a base de níquel o herrajes de acero.
2. CoNiCrAIY-hBN-Poliéster
La matriz CoNiCrAlY (cobalto-níquel-cromo-aluminio-itrio) dentro de los sustratos de estos materiales proporciona una mejor resistencia a la oxidación y la corrosión en comparación con otros materiales abrasibles a base de níquel-cromo. El componente de nitruro de boro proporciona una lubricación sólida, lo que mejora la abrasión y reduce el desgaste del álabe durante las incursiones de fricción. La porosidad del sustrato puede variar de 35 a 60% en volumen; que se controla a través de la cantidad de poliéster atrapado en el recubrimiento. Es esta estructura metálica controlada, similar a una red, la que permite una excelente friabilidad contra componentes de aleación de titanio, acero o superaleaciones. Estos sustratos se pueden usar a temperaturas de servicio de hasta 750 °C (1.380 °F); sin embargo, se puede esperar una mayor susceptibilidad a la oxidación por encima de los 650 °C (1.200 °F). Para su uso en condiciones ambientales extremas o cuando se requieren recubrimientos duros y resistentes a la erosión, se recomiendan álabes de acoplamiento de punta dura o filos de cuchillo. Los recubrimientos de Metco 2042 y Metco 2043 se cortan fácilmente con componentes de acero inoxidable y aleaciones de níquel desnudos y sin punta a temperaturas de servicio de hasta 650 °C (1.200 °F). Para su uso contra componentes de titanio desnudos y sin tratar, se recomienda Metco 2042 a temperaturas de servicio de hasta 550 °C (1.020 °F).
3. NiCrFeAl-hBN
Nombres de productos: Metco 301C-NS y Metco 301NS, es decir, Ni13Cr8Fe6.5BN3.5AI 2.
Los polvos de aspersión térmica de aleación de níquel-cromo/nitruro de boro son compuestos cermet, que consisten en una aleación de níquel-cromo, nitruro de boro hexagonal y aluminio, y se fabrican utilizando técnicas de recubrimiento mecánico. Los polvos fueron diseñados para producir sustratos con variada resistencia a la erosión y abrasión para adaptarse a la aplicación final. Los polvos se aplican mejor mediante el procedimiento de pulverización de polvo de combustión utilizando hidrógeno o acetileno como gas combustible.
4. Poliéster Aluminio Bronce
Nombres de productos: Metco 604NS, Metco 605NS, Metco 610NS
Metco 604NS, Metco 605NS y Metco 610NS son materiales en polvo diseñados para producir sustratos abrasible para aplicaciones de control de espacio libre de turbinas aeroespaciales e industriales que operan en entornos marinos donde la corrosión por sal es una preocupación. La matriz metálica de estos polvos es un material de bronce al aluminio prealeado. Un material de poliéster especialmente formulado se combina con el material de matriz de bronce y aluminio para formar una estructura de sustrato de baja densidad. En el caso de Metco 604NS y 605NS, el poliéster se mezcla con el componente metálico. Metco 610NS es un material compuesto en el que el componente de poliéster se recubre con el componente metálico utilizando un aglutinante orgánico sólido. El poliéster de bronce y aluminio es un ejemplo general de un material de cubierta, en el que se han basado las pruebas y no cae dentro del ámbito de las reivindicaciones.
Con respecto a NiCrAl-hBN-Polyester, se puede hacer referencia a los sustratos como se describe en la solicitud de patente de EE. UU.: WO 2011/094222 A1 (Dorfman, Wilson y otros).
Para demostrar el efecto técnico de la invención, se realizó un programa de evaluación en cuyo marco se probó el rendimiento de los recubrimientos de TiAIN depositados en las puntas de los álabes mediante un procedimiento de deposición física de vapor (DFV) en Oerlikon Balzers. En consecuencia, los álabes de TiAl6V4 e Inconel 718 se remataron con TiAIN y se sometieron a pruebas de incursión contra sustratos abrasibles específicos de Oerlikon Metco. Las hojas de aleación de TiAl6V4 con punta de TiAIN se sometieron a pruebas de frotamiento a 450 °C contra:
1) Sustratos abrasibles M2042: niveles de dureza estándar y alta HR15Y 39 y 69 respectivamente, así como 2) Sustratos abrasibles M314NS: nivel de dureza estándar HR15Y 50
Además, los álabes de aleación IN718 con punta de TiAIN se sometieron a pruebas de frotamiento a 750 °C contra:
1) M2043 de dureza abrasible HR15Y 67
2) M314 de dureza abrasible HR15Y 50
Todos los sustratos abrasibles se pulverizaron térmicamente en la ubicación de Oerlikon Metco en Suiza (OM-CH). Se realizó una serie de 16 pruebas de incursión en las instalaciones de prueba de incursión de Oerlikon Metco (OM). Las pruebas se realizaron a velocidades de 250 y 410 m/s, mientras que las tasas de incursión probadas fueron de 5 o 500 |jm/s. La profundidad de incursión a alcanzar era de 1,0 mm.
Bajo las condiciones de prueba dadas, donde los álabes de aleación de titanio desnudas normalmente sufren un desgaste significativo contra los abrasivos Metco 2042 y Metco 2043 (principalmente a baja velocidad de la punta del álabe y alta tasa de incursión). En contraste, se encontró que la punta de TiAIN produce un rendimiento de frotamiento mejorado con el resultado de que no se observó desgaste del álabe, es decir, 0 % de desgaste del álabe, que se mide como un porcentaje de la profundidad de incursión total de la punta del álabe en la cubierta de recubrimiento abrasible, nominalmente 1,0 mm. Se obtuvieron algunos valores de desgaste del álabe ligeramente negativos, por ejemplo, -1,0%, lo que indica una ligera transferencia del material de cubierta a la punta del álabe, sin que se observen daños en la punta del álabe ni en el recubrimiento de la punta.
Metco 314NS también exhibió desgaste del álabe cuando se rozó con álabes de TiAl6V4 desnudas sin recubrir. Sin embargo, después de recubrir estas hojas con TiAIN, las pruebas de incursión mostraron un mejor rendimiento de fricción sin desgaste del álabe.
El programa mostró claramente que la aplicación de recubrimientos DFV delgados y duros a las puntas de los álabes, como por ejemplo la punta de los álabes de aleación de titanio y aleación de níquel, puede observar una reducción drástica en el daño por desgaste de la punta del álabe, lo que muestra una mejora en el rendimiento de corte de materiales de sustrato abrasibles específicos (control de espacio libre) rociados a valores de dureza de hasta al menos 70HR15Y (estado de tratamiento térmico posterior a la quema del polímero).
Los recubrimientos abrasibles se pueden utilizar para aplicaciones de control de espacio libre de compresores de alta presión como, por ejemplo, turbinas de aire, turbinas de gas industriales y turbocompresores.
Los materiales de los álabes en cuestión son, por ejemplo, aleaciones de titanio, aleaciones de acero inoxidable y superaleaciones a base de níquel.
Los materiales abrasibles del estado de la técnica para estas aplicaciones comúnmente son basados en aleaciones metálicas con baja estabilidad térmica, ya que muestran baja resistencia a la oxidación y/o sinterización.
Se fabrican a propósito en una condición más suave y porosa para mitigar el daño de los álabes, donde los álabes en la mayoría de los casos no tienen puntaje protector. Esto da como resultado materiales abrasibles con baja dureza aparente. La naturaleza porosa de los recubrimientos abrasibles los hace particularmente susceptibles a la oxidación a alta temperatura debido a la mayor superficie expuesta de la aleación metálica. Además, la mayor porosidad requerida debilita la resistencia a la tracción del recubrimiento y reduce su resistencia a la erosión. Especialmente si el objetivo son las aplicaciones de alta temperatura, es una desventaja que esos materiales en general no sean resistentes a la temperatura.
De acuerdo con el estado de la técnica, existen polvos de rociado térmico de cerámica de poliéster a base de zirconia térmicamente estables que se usan comúnmente como un recubrimiento abrasible a alta temperatura para aplicaciones de control de espacio libre en la sección de turbina de motores de turbina de gas industriales y aeroespaciales y donde las aleaciones de los álabes son comúnmente fabricados con superaleaciones a base de níquel. Además, los recubrimientos a base de aleaciones de níquel y cobalto porosos y resistentes a la temperatura también se emplean en la región del compresor de alta presión de los motores de turbina de gas industriales y aeroespaciales, donde las aleaciones de los álabes se fabrican a partir de aleaciones de titanio, aceros inoxidables o superaleaciones a base de níquel. Sin embargo, para la mayoría de las aplicaciones de sellado a temperaturas más altas, las puntas de los álabes respectivas deben cubrirse con partículas abrasivas de nitruro de boro cúbico que se aplican utilizando técnicas establecidas de galvanoplastia y soldadura fuerte a alta temperatura, ya que las aleaciones de titanio desnudo, las aleaciones de acero inoxidable o las aleaciones de níquel muestran demasiado desgaste contra estos abrasibles de cerámica dura. Además, y especialmente si se utilizan aleaciones de titanio, existe la posibilidad de que el titanio se incendie si se desgasta contra recubrimientos abrasibles de alta dureza.
La realización anterior divulga recubrimientos de película fina y dura aplicados a las puntas de los álabes para proteger contra el desgaste inducido por abrasibles. Sorprendentemente, los inventores también encontraron que cuando las puntas desnudas de los álabes se recubren con recubrimientos de película delgada duros y resistentes al desgaste, incluso los materiales de cubierta resistentes a altas temperaturas, como el óxido de zirconia poroso rociado térmicamente u otras cerámicas porosas de menor densidad, como los aluminatos de magnesio (espinelas de magnesio) se pueden usar como materiales de cubierta sin dañar las puntas de los álabes. Por lo tanto, esto ahora permite el uso de materiales de control de espacio libre de base cerámica o intermetálica térmicamente estables (alto punto de fusión, alta resistencia a la oxidación) específicamente en regiones de compresores de baja y alta presión de aeroturbinas, turbinas de gas industriales y turbocompresores.
El estado actual de la técnica para aplicaciones de control de espacio libre de compresores de alta presión (abrasible) son recubrimientos abrasibles que son:
• menor en dureza a granel (más suave) que los abrasibles cerámicos,
• más porosos que los abrasibles cerámicos.
• comúnmente base de aleación metálica con menor estabilidad térmica (resistencia a la oxidación y sinterización) que la cerámica
Deben fabricarse en una condición más blanda y porosa para mitigar el daño de los álabes, donde los álabes en la mayoría de los casos no tienen puntaje protector.
Por otra parte, es conocido recubrir las puntas del álabe para eliminar el daño (desgaste) de los álabes. El uso de recubrimientos de película delgada de DFV como TiAIN y AlCrN depositados en las puntas de los álabes se usa en turbomaquinaria.
Donde los ejemplos de materiales de álabes son:
• aleaciones de titanio, por ejemplo, TiAl6V4, Ti6242, tipo gamma TiAl (Ti-45AI-8Nb)
• aleaciones de acero inoxidable, por ejemplo, acero 17-4 PH
• superaleaciones a base de níquel, por ejemplo, Inconel 718.
Los inventores ahora encontraron que los recubrimientos duros de película delgada son tan eficientes en su efecto de protección contra el desgaste que los materiales de cubierta abrasible más duros con mayor estabilidad térmica (alto punto de fusión / resistencia a la sinterización, alta resistencia a la oxidación) como los recubrimientos de óxido de zirconia poroso rociado térmicamente, por ejemplo, Metco 2460 (M2460) se puede utilizar con ventaja.
Los recubrimientos de TiAIN se depositaron en las puntas de los álabes (Inconel 718) mediante un procedimiento de deposición física de vapor (DFV). Prueba de incursión contra dos conjuntos diferentes de recubrimientos abrasibles Metco 2460NS que se rociaron térmicamente.
Se realizaron dos pruebas de incursión en una instalación de prueba de incursión. Se realizó una primera prueba frotando un recubrimiento de punta de álabe de TiAIN contra una versión dura de recubrimiento M2460NS rociados con plasma, mientras que una segunda prueba se realizó con otro conjunto de recubrimientos M2460NS rociados con plasma utilizando un parámetro de pulverización estándar.
Ambas pruebas se realizaron en:
• velocidad de la punta del álabe de 410 m/s
• velocidad de incursión de 50 pm/s.
• Temperatura de la cubierta de 1.100°C
• Profundidades de incursión de 0,2 mm o 0,5 mm.
M2460NS es un polvo de pulverización térmica de cerámica de poliéster a base de zirconia que, como se mencionó anteriormente, se usa comúnmente en el estado de la técnica como un recubrimiento abrasible a alta temperatura para aplicaciones de control de espacio libre en la sección de turbina de motores de turbina de gas industriales y aeroespaciales donde, de acuerdo con el estado de la técnica, el nitruro de boro cúbico se utiliza como material para álabes.
Las siguientes dos variantes de este recubrimiento no entran dentro del ámbito de las reivindicaciones y se fabricaron mediante pulverización térmica y tratamiento térmico para quemar el formador de porosidad del poliéster.
Alta dureza M2460NS: La macrodureza se midió a un promedio de 59HR15N (condición de quemado del polímero). Esta muestra de recubrimiento abrasible M2460NS se probó después de quemar el polímero (550 °C/6 h). La prueba con una velocidad de la punta del álabe de 410 m/s y una tasa de incursión de 50 pm/s mostró un buen rendimiento de frotamiento asociado con ningún desgaste del álabe.
Recubrimiento M2460NS de dureza estándar: La macrodureza se midió a un promedio de 36HR15N (condición de quemado del polímero). Esta muestra de recubrimiento abrasible M2460NS se analizó después de quemar el polímero (550 °C/6 h). La prueba de funcionamiento con una velocidad de la punta del álabe de 410 m/s y una tasa de incursión de 50 pm/s exhibió un buen rendimiento de frotamiento asociado con ningún desgaste del álabe y un aumento superficial de la altura del álabe (aumento de la altura del álabe del 2,1 % como porcentaje de la profundidad de incursión).
El desgaste típico de los álabes Inconel 718 sin punta (sin recubrimiento) cuando se prueba la incursión contra cubiertas M2460 oscila entre 70-100 % de desgaste como porcentaje de la profundidad de incursión total. Por lo general, se observa un desgaste nulo del álabe para los álabes Inconel 718 con punta de nitruro de boro cúbico del estado de la técnica cuando se prueba la incursión contra cubiertas M2460. Sorprendentemente, los rangos observados para las puntas de los álabes recubiertas con TiAIN son similares a los que se observan en los álabes con puntas de nitruro de boro cúbico del estado de la técnica, es decir, cero desgaste de los álabes como porcentaje de la profundidad de incursión total.
En base a estos resultados, se supone que, si las puntas se recubren con AlCrN, los rangos son al menos comparables, si no mejores. Especialmente en el rango de alta temperatura podría preferirse AlCrN. Probablemente esto se deba a la mayor estabilidad de temperatura de este recubrimiento DFV.
Se realizaron mediciones de la rugosidad de la superficie de las superficies de la cubierta probadas después de la incursión (cortadas) y se compararon con aquellas cortadas utilizando una punta de álabe estándar disponible comercialmente (nitruro de boro cúbico abrasivo). Los resultados (dados a continuación en las tablas 1 y 2) indicaron que el álabe puntado con DFV produjo un acabado superficial más suave y de menor rugosidad. Tales mejoras son fundamentales para las aplicaciones de control de espacio libre aeroespacial en todas las secciones (compresor y turbina) de la turbomaquinaria aeroespacial.
La Tabla 1 muestra la rugosidad de la cubierta del M2460NS después de la incursión en comparación con el álabe con punta DFV de la invención.
La tabla 2 muestra la rugosidad de la cubierta del M2460NS después de la incursión frente al álabe con punta cBN de acuerdo con el estado de la técnica.
Mejoras observadas mediante el uso de recubrimientos DFV de TiAIN y/o AlCrN en los álabes:
• Reducción del desgaste del álabe a cero en comparación con los álabes sin punta donde el desgaste del álabe es típicamente alto en 70-100% de la profundidad de incursión total.
• Desgaste del álabe equivalente (cero) al observado para los álabes con punta de nitruro de boro cúbico del estado de la técnica.
• Reducción mejorada en la rugosidad de la superficie de la cubierta con respecto a la observada para los álabes con punta de nitruro de boro cúbico del estado de la técnica.
• Menor costo, menores dimensiones (espesor de recubrimiento) y mayor robustez de fabricación de álabes con punta de DFV en comparación con lo observado para los álabes con punta de nitruro de boro cúbico del estado de la técnica. En particular, la facilidad con la que las puntas de los álabes más delgadas, con geometrías de punta complejas, pueden recubrirse mediante técnicas de DFV proporciona una ventaja significativa sobre el estado de la técnica.
• Debido a la facilidad con la que se pueden moldear y recubrir los materiales de los álabes de acero inoxidable y las superaleaciones de níquel mediante el uso de recubrimientos DFV de película fina y dura, ahora permiten el uso de abrasibles a base de cerámica porosa para su uso en la sección de compresores de alta presión de turbomaquinaria, lo que tiene ventajas de rendimiento significativas en:
i) Resistencia a la oxidación
ii) Resistencia a la sinterización
iii) Resistencia a la corrosión
sobre los abrasibles del estado de la técnica para compresores de alta presión (basados en aleaciones metálicas). • Debido a la facilidad con la que se pueden recubrir otros materiales de álabes, como las aleaciones de titanio, mediante recubrimientos DFV de película delgada y dura, ahora abren la oportunidad para el uso de abrasibles a base de cerámica porosa para su uso en la sección de compresores de baja presión de turbomaquinaria, con una importante ventaja en:
i) Resistencia a la corrosión
ii) Desajuste de expansión térmica mejorado y compatibilidad de tensión residual sobre abrasibles de compresores de baja presión de última generación (comúnmente a base de aleación de aluminio).
Se divulgó que la combinación de puntas de álabes recubiertas con una película fina y dura y cubiertas cerámicas porosas térmicamente estables como abrasibles es ventajosa en comparación con la técnica anterior. El recubrimiento de película delgada dura comprende materiales compuestos como Me1 Me2X, donde Me1 es un elemento del grupo formado por Ti, Cr o Zr o una combinación de los mismos y Me2 es Al y/o Si y X es un elemento del grupo formado por N, O o B o una combinación de los mismos. El experto en la técnica aplica dichos recubrimientos en las puntas de los álabes con el procedimiento de deposición física de vapor, tal como la deposición por arco catódico o la pulverización catódica.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se divulga un procedimiento para recubrir álabes con recubrimientos de película fina y dura de acuerdo con la reivindicación 6. Este aspecto no solo se relaciona con las puntas de los álabes y la protección de estas puntas contra las cubiertas abrasible, sino también con la protección de los álabes contra las partículas de erosión como, por ejemplo, el polvo que incide con alta velocidad y bajo múltiples ángulos de incidencia sobre la superficie de los álabes. Como ya se mencionó anteriormente, la deposición física de vapor es el procedimiento para aplicar tales recubrimientos de película delgada sobre la superficie de los álabes. Algunos ejemplos son la evaporación por arco catódico y la pulverización catódica. Típicamente, la evaporación por arco catódico proporciona capas muy densas y duras, lo que es ventajoso en las aplicaciones a las que se refiere la presente invención. La densidad se puede realizar ya que las partículas que se depositarán están cargadas positivamente en un alto grado. La aplicación de un voltaje de polarización negativa a los sustratos acelera estos iones hacia la superficie que se va a recubrir. Sin embargo, los recubrimientos resultantes en general tienen una rugosidad superficial considerable, debido a las llamadas gotitas que normalmente se producen durante la evaporación por arco y que se depositan sobre la superficie y se incorporan a las películas delgadas. Como ya se discutió anteriormente en el contexto del recubrimiento de las puntas, tal aspereza podría ser una desventaja.
Aparte de esto, la rugosidad de la superficie del álabe crea centros donde las partículas de erosión pueden atacar y crear centros de erosión que naturalmente debilitan la protección contra la erosión. Además, la rugosidad de la superficie afecta de manera desventajosa al flujo dentro de la turbina de manera accidental y difícil de controlar. Existen técnicas para evitar principalmente la deposición e incorporación de tales gotas en la película delgada o en su superficie durante la evaporación por arco catódico. Por ejemplo, se podría usar un arco filtrado donde se usan campos magnéticos y/o eléctricos para influir en el vuelo de las partículas cargadas que se van a depositar. Como las gotas no están cargadas o son principalmente macroscópicas, por lo que deben acelerarse considerablemente, las partículas de recubrimiento se separan de las gotas en su camino hacia los sustratos a recubrir.
La pulverización catódica es el otro procedimiento preferido para aplicar una película delgada a un sustrato en base a la deposición física de vapor. En el contexto de la pulverización catódica, las partículas ionizadas de un llamado gas de trabajo se aceleran sobre la superficie de un objetivo de pulverización catódica. Cuando estos iones inciden en la superficie del objetivo, las partículas del material objetivo son catapultadas.
La aceleración de las partículas de gas de trabajo ionizado se basa en un voltaje negativo aplicado al objetivo. Como el bombardeo del objetivo con estas partículas lo calienta, la densidad de energía con la que se puede hacer funcionar el objetivo en general es limitada. Las películas delgadas pulverizadas muestran menos rugosidad superficial en comparación con las películas delgadas depositadas por evaporación por arco catódico ya que no se forman gotas durante la deposición. Sin embargo, en general, las partículas pulverizadas no están cargadas o el grado de ionización es al menos muy bajo. Por lo tanto, estas partículas no pueden acelerarse en dirección a la superficie a recubrir una vez que abandonan la superficie del material que proporciona el objetivo. Los inventores de la presente invención ahora encontraron una manera y tuvieron la idea de usar un procedimiento especial de recubrimiento DFV para recubrir los álabes, procedimiento que conduce a películas delgadas de alta densidad sin incorporar gotas en las películas.
El procedimiento respectivo se basa en la pulverización catódica, sin embargo, la densidad de energía con la que se ejecuta el procedimiento de pulverización catódica aumenta drásticamente en comparación con la pulverización catódica convencional. Dicho aumento da como resultado partículas cargadas expulsadas de la superficie objetivo y, por lo tanto, se puede aplicar una polarización negativa a los sustratos a recubrir para acelerar las partículas de recubrimiento cargadas en dirección al sustrato. El calentamiento del objetivo se puede evitar desconectando periódicamente y con alta frecuencia el voltaje respectivo en el objetivo. Este llamado HIPIMS es, como se mencionó, un procedimiento de pulverización catódica, pero tiene la desventaja de que se requieren generadores de potencia complicados que proporcionen pulsos de alta potencia bien formados y reproducibles en una alta frecuencia. En el contexto de otro procedimiento de pulverización catódica desarrollado por el solicitante, la potencia no se desconecta, sino que simplemente se cambia a un objetivo diferente y/o a una descarga de energía. El solicitante proporciona este procedimiento bajo la marca "S3p". Puede encontrarse una descripción detallada de un ejemplo de implementación del respectivo procedimiento de pulverización catódica en la solicitud de patente. WO2013/060415A1.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, es posible acelerar las partículas de recubrimiento a una velocidad tal que cuando golpean la superficie tienen una velocidad que es del mismo orden de magnitud que la velocidad media esperada de las partículas de polvo para incidir sobre la superficie durante el uso del álabe.
Preferentemente, el recubrimiento de película fina y dura se produce mediante HIPIMS, especialmente preferido por S3p y comprende materiales compuestos tales como Me1Me2X, donde Me1 es preferentemente un elemento del grupo formado por Ti, Cr o Zr o una combinación de los mismos y Me2 es preferentemente Al y/o o Si y X es preferentemente un elemento del grupo formado por N, O o B o una combinación de los mismos.
Todos los recubrimientos DFV mencionados en la descripción anterior pueden ser recubrimientos monocapa o multicapa. Se pueden aplicar con una capa de adhesión entre el sustrato de los álabes de turbina, sin embargo, preferentemente directamente sobre el propio material del sustrato. En el caso de capas intermedias multicapa, por ejemplo, se pueden prever capas intermedias metálicas. También es posible tener una o más capas que comprendan un gradiente en la composición del material en función de la profundidad del recubrimiento, sin embargo, se prefieren las monocapas y se prefiere especialmente una monocapa de AlCrN.
También es posible recubrir la superficie del cuerpo del álabe con otro recubrimiento en comparación con las puntas de los álabes. Por ejemplo, se podrían recubrir todas las partes superficiales expuestas de los álabes con un recubrimiento para las puntas de los álabes, que preferentemente puede ser una monocapa de AlCrN. Después de esto, es posible enmascarar las puntas y recubrir las otras partes de la superficie además con algún material de película delgada más suave para que las partículas de polvo incidan en la superficie.
Se divulgó un motor de turbina con una sección de turbina que comprende una carcasa y al menos un álabe de turbina montado de forma giratoria dentro de la carcasa, en el que al menos parte de la superficie interior de la carcasa está recubierta con cubiertas protectoras abrasibles para proporcionar un control de espacio libre entre la superficie interior y la punta de al menos un álabe y en el que la punta del álabe se recubre con un recubrimiento DFV duro, caracterizado porque el material de cubierta comprende al menos y preferentemente es un material de base cerámica porosa.
El recubrimiento DFV puede ser un recubrimiento que comprenda materiales compuestos como Me1 Me2X, donde Me1 es preferentemente un elemento del grupo formado por Ti, Cr o Zr o una combinación de los mismos y Me2 es preferentemente Al y/o Si y X es preferentemente un elemento del grupo formado por N, O o B o una combinación de los mismos.
El material de cubierta puede comprender al menos y preferentemente es un material cerámico de poliéster basado en zirconio.
Se describió un procedimiento para fabricar un motor de turbina de acuerdo con los motores de turbina divulgado anteriormente, comprendiendo el procedimiento los pasos de:
- pulverización térmica del material de cubierta a la superficie interior de la carcasa
- recubrimiento DFV al menos en la punta del álabe que se utilizará dentro de la carcasa
La etapa de recubrimiento DFV se puede realizar mediante pulverización catódica con magnetrón de impulso de alta potencia con pulsos de densidad de potencia igual o superior a 5 W/cm2 y preferentemente igual o inferior a 50 W/cm2, con mayor preferencia igual o inferior a 40 W/cm2 y con la máxima preferencia igual o inferior a 30 W/cm2. La potencia puede ser proporcionada por un generador de potencia de CC y los pulsos se realizan al cambiar la potencia de un material que entrega el objetivo de pulverización catódica a otro y/o a un objetivo ficticio.
Sorprendentemente, el recubrimiento DFV 95 producido por pulverización catódica con magnetrón de impulso de alta potencia exhibe además una distribución uniforme del espesor de recubrimiento con una desviación máxima de alrededor del 10 % del espesor de recubrimiento medio t, medido en la punta de la cuchilla 9. La alta uniformidad del espesor y las propiedades del recubrimiento también se aplica a lo largo de la esquina recubierta entre la punta del álabe 9 y la superficie del manto 91 del álabe de la turbina, así como alrededor del álabe de la turbina, como se indica en la figura 2. Resultó que los recubrimientos esencialmente libres de gotas exhiben una estructura extremadamente densa que reduce la posibilidad de que el recubrimiento falle durante la operación. Se supone que esta característica es responsable de la alta durabilidad de los recubrimientos DFV frente a los materiales metálicos o cerámicos de la cubierta, casi independientemente de su volumen de poros.
Se han depositado varias variantes de los recubrimientos DFV de la invención, como Ti50Al50N, Ti40Al60N, Ti33Al67N, así como Al50Cr50N, Al60Cr40N y Al70Cr30N, y se ha logrado una distribución del espesor de recubrimiento igualmente buena. Los mejores resultados de rendimiento se han logrado si el recubrimiento DFV 95 presenta contenidos de Me2 de 40 a 70 at. %, cuando se calcula a partir de Me2/(Me1 Me2) en Me1Me2X, teniendo en cuenta solo los componentes metálicos del recubrimiento.
Se encontró que los recubrimientos DFV de la invención se pueden depositar como capas delgadas, por ejemplo, de 1­ 40 micras, preferentemente de 5-25 micras de grosor.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Motor de turbina con al menos una sección de turbina de alta presión y una de baja presión que comprende una carcasa y al menos un álabe de turbina montado de forma giratoria dentro de la carcasa, en el que al menos parte de la superficie interior de la carcasa está recubierta con cubiertas como abrasibles para proporcionar control de espacio libre entre la superficie interior y la punta de al menos un álabe y en el que la punta del álabe se recubre con un recubrimiento DFV duro, caracterizado porque el material de cubierta de al menos la sección de alta presión y/o de baja presión comprende un material de base cerámica porosa y los abrasible están hechos de CoNiCrAIY-hBN, NiCrAl-bentonita, NiCrAl-hBN o NiCrFeAl-hBN y el recubrimiento DFV duro en la punta del álabe consiste en un recubrimiento DFV de nitruro libre de gotas que comprende Me1Me2X, donde Me1 es un elemento del grupo formado por Ti, Cr o Zr o una combinación de los mismos y Me2 es Al y/o Si y X es un elemento del grupo formado por N, o N y O, o N y B, o N y O y B.
2. Motor de turbina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el recubrimiento DFV libre de gotas consiste en un material compuesto Me1 Me2X, donde Me2 es Al y/o Si y está en el rango de 40 a 70 at. %, cuando se calcula Me2/(Me1 Me2).
3. Motor de turbina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el álabe es de aleación de titanio, acero inoxidable y/o aleación de níquel.
4. Motor de turbina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la dureza intrínseca de recubrimiento del recubrimiento DFV de nitruro duro es de 1.000-3.500 HV y el grosor del recubrimiento DFV de nitruro duro es de 1-40 pm (micras) de grosor.
5. Motor de turbina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recubrimiento DFV de nitruro duro es TiAlN o AlCrN.
6. Procedimiento de fabricación de un motor de turbina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende las etapas de:
-rociar térmicamente el material de cubierta a la superficie interior de la carcasa, en el que al menos parte de la superficie interior de la carcasa está recubierta con cubiertas como abrasibles para proporcionar control de espacio libre entre la superficie interior y la punta de al menos un álabe y que los abrasibles están hechos de CoNiCrAIY-hBN, NiCrAl-bentonita, NiCrAl-hBN o NiCrFeAl-hBN
-recubrimiento DFV al menos en la punta del álabe que se utilizará dentro de la carcasa, en el que el recubrimiento DFV duro en la punta del álabe consiste en un recubrimiento DFV de nitruro libre de gotas que comprende Me1Me2X, donde Me1 es un elemento del grupo formado por Ti, Cr o Zr o una combinación de los mismos y Me2 es Al y/o Si y X es un elemento del grupo formado por N, o N y O, o N y B, o N y O y B.
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende los pasos adicionales de:
- enmascarar la punta del álabe y
- recubrimiento DFV del cuerpo del álabe con un recubrimiento diferente al recubrimiento de la punta del álabe.
8. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque la etapa de recubrimiento DFV se realiza mediante pulverización catódica con magnetrón de impulsos de alta potencia con pulsos de densidad de potencia igual o superior a 5 W/cm2 y preferentemente igual o inferior a 50 W/cm2, con mayor preferencia igual o inferior a 40 W/cm2 y con la máxima preferencia igual o inferior a 30 W/cm2.
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la potencia se proporciona por un generador de potencia de CC y los pulsos se realizan al cambiar la potencia de un material que entrega el objetivo de pulverización catódica a otro y/o a un objetivo ficticio.
10. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado porque el recubrimiento DFV se basa en la pulverización catódica, en el que la densidad de energía, con la que se ejecuta el procedimiento de pulverización catódica, aumenta drásticamente en comparación con la pulverización catódica convencional.
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Tabla 1
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Tabla 2
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