JP2008297613A - Method for forming corrosion barrier for protecting heat shield coating of workpiece, and workpiece - Google Patents

Method for forming corrosion barrier for protecting heat shield coating of workpiece, and workpiece Download PDF

Info

Publication number
JP2008297613A
JP2008297613A JP2007146758A JP2007146758A JP2008297613A JP 2008297613 A JP2008297613 A JP 2008297613A JP 2007146758 A JP2007146758 A JP 2007146758A JP 2007146758 A JP2007146758 A JP 2007146758A JP 2008297613 A JP2008297613 A JP 2008297613A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
suspension
workpiece
barrier coating
thermal barrier
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007146758A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Joshua Persky
パスキー ジョシュア
David A Litton
エー.リットン デービット
David L Lambert
エル.ランバート デービット
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Technologies Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Priority to JP2007146758A priority Critical patent/JP2008297613A/en
Publication of JP2008297613A publication Critical patent/JP2008297613A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a hard outer shell which is strongly bonded to a heat shield coating. <P>SOLUTION: This forming method includes depositing a corrosion barrier of the hard outer shell on the surface of the heat shield coating 52 which has been coated on a substrate such as a turbine engine component 50, by using either an electrophoretic coating process or a slurry process. The corrosion barrier can be formed from aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride or molybdenum disilicide. The corrosion barrier preferably has a Vickers hardness of 1,300 to 2,750 kg/mm<SP>2</SP>. An infiltration region 56 may be formed in between a coating 54 and the coating 52. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、遮熱コーティングに対する腐食バリヤ、およびその腐食バリヤを形成する方法に関する。   The present invention relates to a corrosion barrier for a thermal barrier coating and a method for forming the corrosion barrier.

多くのタービンエンジン部品が、下層にある基材を保護するための遮熱コーティングを備える。エンジンのガス経路内の高速粒子は、遮熱コーティングに大きな腐食損傷を与える原因になる。この遮熱コーティングの腐食が、コーティングが施されたタービンエンジン部分の初期段階の損傷を導く。   Many turbine engine components include a thermal barrier coating to protect the underlying substrate. High speed particles in the gas path of the engine can cause significant corrosion damage to the thermal barrier coating. This corrosion of the thermal barrier coating leads to early damage of the coated turbine engine part.

遮熱コーティングに強く接着された硬質外部シェルを形成することが望まれている。   It would be desirable to form a hard outer shell that is strongly bonded to a thermal barrier coating.

本発明によれば、遮熱コーティングに強く接着された硬質外部シェルが形成される。   According to the present invention, a hard outer shell is formed that is strongly bonded to the thermal barrier coating.

本発明の特徴のひとつは、加工物が、基材と、その基材表面の遮熱コーティングと、この遮熱コーティング表面に付着した硬質腐食バリヤと、から概ね作られていることである。この腐食バリヤは、140〜2750kg/mm2のビッカース硬度をもつことが好ましい。この腐食バリヤは、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、および二ケイ化モリブデンから形成され得る。 One feature of the present invention is that the workpiece is generally made of a substrate, a thermal barrier coating on the surface of the substrate, and a hard corrosion barrier attached to the thermal barrier coating surface. This corrosion barrier preferably has a Vickers hardness of 140-2750 kg / mm 2 . The corrosion barrier can be formed from aluminum oxide, silicon carbide, silicon nitride, and molybdenum disilicide.

本発明の2番目の特徴は、加工物の遮熱コーティングを保護する腐食バリヤを形成する方法が提供されることである。この方法は概ね、溶媒に懸濁されたセラミック粒子の懸濁液をつくるステップと、前記懸濁液中の粒子を前記遮熱コーティング表面に付着させるステップと、1300〜2750kg/mm2のビッカース硬度をもつ腐食バリヤコーティングを形成するために前記遮熱コーティング表面に付着させた前記粒子を乾燥させるステップと、を含む。 A second feature of the present invention is that a method is provided for forming a corrosion barrier that protects a thermal barrier coating of a workpiece. The method generally comprises creating a suspension of ceramic particles suspended in a solvent, attaching the particles in the suspension to the thermal barrier coating surface, and a Vickers hardness of 1300-2750 kg / mm 2 . Drying the particles deposited on the thermal barrier coating surface to form a corrosion barrier coating having:

本発明の遮熱コーティングを保護する腐食バリヤの他の詳細ならびに他の目的および利点については、詳細な説明および添付の図面に記載し、類似した要素は同様の参照数字で表している。   Other details and other objects and advantages of the corrosion barrier protecting the thermal barrier coatings of the present invention are set forth in the detailed description and accompanying drawings, wherein like elements are designated with like reference numerals.

本発明は、タービンエンジン部品などの基材に塗布された遮熱コーティング表面に腐食バリヤとして働く硬質シェル外部コーティングを形成することに関する。この外部コーティング腐食バリヤは、スラリを塗布して溶媒を除去することによるか、および/または電気泳動付着により形成され得る。   The present invention relates to forming a hard shell outer coating that acts as a corrosion barrier on a thermal barrier coating surface applied to a substrate such as a turbine engine component. This outer coating corrosion barrier can be formed by applying a slurry to remove the solvent and / or by electrophoretic deposition.

電気泳動付着に関しては、図1に示されるように、タービンエンジン部品または部分などの基材となる加工物50が、懸濁液10に浸漬され、電圧源12の第1の端子に電気的に接続される。第2の電極14は、当技術分野で周知の好適な導電性材料から作製してよく、電圧源12の第2の端子に電気的に接続される。   For electrophoretic deposition, as shown in FIG. 1, a workpiece 50, which is a substrate such as a turbine engine component or part, is immersed in the suspension 10 and electrically connected to the first terminal of the voltage source 12. Connected. The second electrode 14 may be made from any suitable conductive material known in the art and is electrically connected to the second terminal of the voltage source 12.

懸濁液に浸漬する前に、概してジルコニア系遮熱コーティングなどの遮熱コーティング52が、タービンエンジン部品50に適用される。この遮熱コーティング52は、当技術分野で周知の好適な技術を用いてタービンエンジン部品に適用することができる。   Prior to being immersed in the suspension, a thermal barrier coating 52, such as a zirconia-based thermal barrier coating, is generally applied to the turbine engine component 50. This thermal barrier coating 52 can be applied to turbine engine components using any suitable technique known in the art.

懸濁液10は、ゾルの形態で、大きさが約0.02ミクロン〜0.2ミクロンの微細セラミック粒子からなる。このセラミック粒子の大きさは、約0.02〜0.05ミクロンの範囲であることが好ましい。このセラミック粒子は、水、アルコール(限定されるものではないが、エタノールまたはメタノールを含む)、および水−アルコール混合物のような溶媒に懸濁することができる。トリクロロエタン(trichloethane)のような有機溶媒を使用することができるが、健康および環境上の問題により、このような有機溶媒の使用は禁止される可能性がある。   The suspension 10 is composed of fine ceramic particles having a size of about 0.02 microns to 0.2 microns in the form of a sol. The size of the ceramic particles is preferably in the range of about 0.02 to 0.05 microns. The ceramic particles can be suspended in a solvent such as water, alcohol (including but not limited to ethanol or methanol), and a water-alcohol mixture. Although organic solvents such as trichloroethane can be used, the use of such organic solvents may be prohibited due to health and environmental issues.

最も簡単な実施形態では、酸化アルミニウム(アルミナ)ゾルを、水、アルコール、またはこれらの混合物に入れて懸濁液にし、この溶液のpHを4.25未満に維持するために充分な酸を添加して安定させる。この結果、アルミナ粒子が互いに反発し合うほどの正電荷を帯びて、溶液からの粒子の凝集および沈降が避けられる。溶液に添加される酸として、硝酸、塩酸、酢酸、およびステアリン酸があるが、これらに限定されない。溶液のpHは、2.0に下げることができるが、低いpHでは、懸濁液に含まれる酸が、コーティングしようとする部分または部品の露出金属を攻撃する可能性がある。水および/またはアルコールの中でアルミナゾル懸濁液に好ましいpHは3.0〜4.5である。コーティングしようとする部分または部品50に負の直流電圧(negative DC voltage)でバイアスをかけて、懸濁液に含まれる懸濁粒子を、部分または部品50の遮熱コーティングを施した表面に向けて加速させることができる。典型的な負のバイアス電圧の範囲は約50〜2000Vで、好ましくは約900〜1100Vである。電圧を高くするほど付着速度は速まるが、系のポテンシャルエネルギが、作業場の安全をおびやかす程度まで上昇することにより危険な可能性がある。   In the simplest embodiment, the aluminum oxide (alumina) sol is suspended in water, alcohol, or a mixture thereof and sufficient acid is added to maintain the pH of the solution below 4.25. And stabilize. As a result, the alumina particles are positively charged so that they repel each other, and agglomeration and settling of particles from the solution is avoided. Acids added to the solution include but are not limited to nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and stearic acid. The pH of the solution can be lowered to 2.0, but at low pH, the acid contained in the suspension can attack the exposed metal of the part or part to be coated. The preferred pH for an alumina sol suspension in water and / or alcohol is 3.0-4.5. The part or part 50 to be coated is biased with a negative DC voltage so that the suspended particles contained in the suspension are directed to the surface of the part or part 50 to which the thermal barrier coating has been applied. It can be accelerated. A typical negative bias voltage range is about 50-2000V, preferably about 900-1100V. The higher the voltage, the faster the deposition rate, but it can be dangerous by increasing the potential energy of the system to the point of jeopardizing workplace safety.

アルミナゾル懸濁液の他に好適と思われる硬質セラミック材料は、窒化ケイ素ゾル、炭化ケイ素ゾル、および二ケイ化モリブデンゾルである。安定懸濁液を生成するのに必要な好適なpH範囲は、懸濁液に含まれるセラミック微粒子の組成によって異なる。これは、界面化学の変化によるものであり、界面化学の変化は、粒子の表面に異なった電荷が蓄積されることを導き、懸濁液のpHの関数として作用する。低いpHでは表面が正に帯電し、高いpHでは表面が負に帯電する。従って、粒子の表面電荷がゼロになるpHレベルが存在し、そのpHレベルは等電点つまりpHiepとして知られている。アルミナのpHiepは4.5であり、窒化ケイ素のpHiepは9.0であり、炭化ケイ素のpHiepは5.4であり、二ケイ化モリブデンのpHiepは2.2である。   Hard ceramic materials that may be suitable in addition to the alumina sol suspension are silicon nitride sol, silicon carbide sol, and molybdenum disilicide sol. The suitable pH range necessary to produce a stable suspension depends on the composition of the ceramic particulates contained in the suspension. This is due to changes in the surface chemistry, which leads to the accumulation of different charges on the surface of the particles and acts as a function of the pH of the suspension. At low pH the surface is positively charged and at high pH the surface is negatively charged. Thus, there is a pH level at which the surface charge of the particles is zero, and the pH level is known as the isoelectric point or pHiep. The pHiep of alumina is 4.5, the pHiep of silicon nitride is 9.0, the pHiep of silicon carbide is 5.4, and the pHiep of molybdenum disilicide is 2.2.

本発明は、ジルコニア系遮熱コーティング表面に付着する硬質シェル材料を形成するために使用できるので、ジルコニア系コーティング表面を負に帯電させるpH範囲で操作すると有利にできる。ジルコニアのpHiepである4.0より高いpHに操作することによって、これを行うことができる。懸濁液にアルミナ粒子を用いる場合、ジルコニアコーティングにバイアスをかけることで、ジルコニア表面に多くの負電荷が供給されるので、使用できるpHの下限が3.0まで低く広がると考えられる。   Since the present invention can be used to form a hard shell material that adheres to a zirconia-based thermal barrier coating surface, it can be advantageously operated in a pH range that negatively charges the zirconia-based coating surface. This can be done by operating at a pH higher than 4.0, the pHiep of zirconia. When alumina particles are used in the suspension, it is considered that the lower limit of the usable pH spreads down to 3.0 because a lot of negative charges are supplied to the zirconia surface by biasing the zirconia coating.

上述のように、強酸は、金属被膜だけでなく、部分または部品の基材となる金属をも攻撃する傾向がある。この理由で、窒化ケイ素は、pHiepが9.0と高いことから、他のコーティングを超える利点がある。この系には、健康および安全の面で有利な中性pHで付着させることができるという利点もある。   As mentioned above, strong acids tend to attack not only the metal coating, but also the metal that is the substrate of the part or part. For this reason, silicon nitride has an advantage over other coatings due to its high pHiep of 9.0. This system also has the advantage that it can be deposited at neutral pH, which is advantageous for health and safety.

電気泳動付着を実施するpHレベルは、懸濁液にゾルを入れる前に、そのゾルの界面化学を変更することによって上昇させることができる。例えば、アルミナゾルの窒化(nitriding alumina sols)、または二ケイ化モリブデンゾルのアルミ化(aluminizing molybdenum disilicide)が、部分または部品50へ作用するpHレベルを上げて、損傷を最小限にすることができる。   The pH level at which electrophoretic deposition is performed can be increased by changing the chemistry of the sol before placing it in the suspension. For example, nitriding alumina sols or aluminizing molybdenum disilicide can increase the pH level acting on the part or component 50 to minimize damage.

pHを調節する酸の添加について考察したが、pHを7.0以上に維持するために、懸濁液に塩基を添加することもある。典型的な添加塩基は、水酸化アンモニウムおよび水酸化アルミニウムである。   Although the addition of an acid that adjusts the pH was discussed, a base may be added to the suspension to maintain the pH above 7.0. Typical added bases are ammonium hydroxide and aluminum hydroxide.

アルミナの熱的安定性および優れた硬度から、アルミナは腐食バリヤコーティングにふさわしい材料である。   Due to the thermal stability and excellent hardness of alumina, alumina is a suitable material for corrosion barrier coatings.

硬質シェル材料の室温でのビカース硬度は、
アルミナ:約2650kg/mm2
窒化ケイ素:約1900kg/mm2
炭化ケイ素:約2750kg/mm2
二ケイ化モリブデン:約1300kg/mm2
である。
The Vickers hardness of the hard shell material at room temperature is
Alumina: about 2650 kg / mm 2
Silicon nitride: about 1900 kg / mm 2
Silicon carbide: about 2750 kg / mm 2
Molybdenum disilicide: about 1300 kg / mm 2
It is.

懸濁液は、ほぼ室温68°F〜120°F(20℃〜49℃)の温度範囲で維持することができるが、コストを最小限に抑えるには室温で維持されることが好ましい。   The suspension can be maintained at a temperature range of approximately room temperature 68 ° F. to 120 ° F. (20 ° C. to 49 ° C.), but is preferably maintained at room temperature to minimize cost.

懸濁液のゾル(固体)の濃度は、約0.001重量%〜5.0重量%がよい。好ましくは、懸濁液のゾル(固体)の濃度は、約0.005〜0.05重量%である。   The concentration of the sol (solid) in the suspension is preferably about 0.001% to 5.0% by weight. Preferably, the concentration of sol (solid) in the suspension is about 0.005 to 0.05% by weight.

腐食バリヤコーティングを付着させた後に、部分または部品50を懸濁液から取り出したら、当技術分野で周知の好適な乾燥技術を用いて、この部分または部品を乾燥させる。ほぼ室温〜650°F(343℃)で乾燥を行ってよい。室温での乾燥時間は、約1.0〜20時間でよく、好ましくは、約3.0〜10時間である。250°F〜650°F(121℃〜343℃)の乾燥温度では、乾燥時間を約0.5〜5.0時間に短縮してよく、好適な乾燥時間は、約1.0〜2.0時間である。   After the corrosion barrier coating is applied, once the part or part 50 is removed from the suspension, the part or part is dried using any suitable drying technique known in the art. Drying may be performed at about room temperature to 650 ° F. (343 ° C.). The drying time at room temperature may be about 1.0 to 20 hours, preferably about 3.0 to 10 hours. At drying temperatures of 250 ° F. to 650 ° F. (121 ° C. to 343 ° C.), the drying time may be reduced to about 0.5 to 5.0 hours, with a suitable drying time of about 1.0 to 2. 0 hours.

乾燥後、付着した腐食バリヤコーティング内部ならびに腐食バリヤコーティングと遮熱コーティングとの間を強く接着させるために、コーティングを施した部分または部品を焼結してもよい。また、焼結することで腐食バリヤコーティングにおける気孔率を下げ、気孔率が下がることで、硬度が上記のバルク硬度になっていく。焼結は、当技術分野で周知の好適な技術で行うことができる。温度が約1950°F〜2000°F(1066℃〜1093℃)での焼結時間は約3.0〜4.0時間でよい。   After drying, the coated part or part may be sintered to provide a strong adhesion within the deposited corrosion barrier coating and between the corrosion barrier coating and the thermal barrier coating. In addition, the porosity in the corrosion barrier coating is reduced by sintering, and the porosity is lowered by decreasing the porosity. Sintering can be performed by any suitable technique known in the art. The sintering time at a temperature of about 1950 ° F. to 2000 ° F. (1066 ° C. to 1093 ° C.) may be about 3.0 to 4.0 hours.

必要であれば、粒子の凝集および沈降を防ぐために、メタクリル酸ポリメチルアルコール(polymethyl methacrylate alcohol)およびステアリン酸アンモニウム(ammonium stearate)などの1つまたは複数の種類の分散剤を懸濁液に添加してもよい。(1つまたは複数の種類の)分散剤は、0.01〜1.0重量%、好ましくは、0.4〜0.8重量%の濃度で存在してよい。   If necessary, one or more types of dispersants such as polymethyl methacrylate alcohol and ammonium stearate can be added to the suspension to prevent particle aggregation and settling. May be. The dispersant (s) may be present at a concentration of 0.01 to 1.0% by weight, preferably 0.4 to 0.8% by weight.

硬質シェルの強度を増強させるために、必要であれば焼結前に、結合剤としてポリビニルアルコールを懸濁液に添加してもよい。ポリビニルアルコールは、0.1〜3.0重量%、好ましくは、1.0〜2.0重量%の量を添加してもよい。ポリビニルアルコール結合剤を添加する目的は、懸濁液のゾルの各粒子を結合剤の単分子膜でコーティングすることである。   In order to increase the strength of the hard shell, polyvinyl alcohol may be added to the suspension as a binder before sintering, if necessary. Polyvinyl alcohol may be added in an amount of 0.1 to 3.0% by weight, preferably 1.0 to 2.0% by weight. The purpose of adding the polyvinyl alcohol binder is to coat each particle of the suspension sol with a monolayer of the binder.

本発明の腐食バリヤコーティングを形成するために用いる他の工程は、浸漬被覆(dipping)、吹きつけ塗り(spraying)、および塗装(painting)などのスラリ化工程を含む。このアプローチでは、上記のとおりに懸濁液を作製する。その後、遮熱コーティングを施した部分または部品に、前述の浸漬被覆、吹き付け塗り、または塗装によって、懸濁液を塗布することができる。遮熱コーティングを施した部分または部品に懸濁液を塗布するために、当技術分野で周知の好適な技術を用いることができる。   Other processes used to form the corrosion barrier coating of the present invention include slurrying processes such as dip coating, spraying, and painting. In this approach, a suspension is made as described above. Thereafter, the suspension can be applied to the part or part to which the thermal barrier coating has been applied, by dip coating, spray coating or painting as described above. Any suitable technique known in the art can be used to apply the suspension to the thermal barrier coated portion or part.

遮熱コーティングを施した部分または部品に懸濁液を塗布した後、その部品または部分を乾燥させて、遮熱コーティング内の過剰な試薬を除去してもよい。部品または部分を、上記の通りに乾燥させてもよい。さらに必要であれば、その部品または部分を上記の通りに焼結させてもよい。   After applying the suspension to the thermal barrier coating part or part, the part or part may be dried to remove excess reagent in the thermal barrier coating. The part or part may be dried as described above. Further, if necessary, the part or part may be sintered as described above.

図2を参照すると、本発明の方法によれば、遮熱コーティング(TBC)52と、その遮熱コーティング52表面に付着した硬質シェル腐食バリヤコーティング54を有する部品または部分50が得られる。コーティング54とコーティング52との間に溶浸領域(infilterated region)56が形成されることがある。溶浸領域は、TBCの表面から内側へ測定したTBCの厚さの5.0〜100%の厚さで構成される。溶浸領域の厚さは、TBCの厚さの10〜20%であることが好ましい。部品または部分50は、当技術分野で周知のニッケル基超合金などの好適な金属材料から作ることができる。   Referring to FIG. 2, the method of the present invention provides a part or portion 50 having a thermal barrier coating (TBC) 52 and a hard shell corrosion barrier coating 54 attached to the surface of the thermal barrier coating 52. An infiltrated region 56 may be formed between the coating 54 and the coating 52. The infiltration region is constituted by a thickness of 5.0 to 100% of the thickness of the TBC measured from the surface of the TBC to the inside. The thickness of the infiltration region is preferably 10 to 20% of the thickness of TBC. The part or portion 50 can be made from a suitable metallic material such as a nickel-base superalloy well known in the art.

TBCの腐食は、タービンエンジン部品の特定の領域で起こりやすい。例えば、ブレードの先端、特に、負圧面側が腐食を受ける。遠心力によりベーンの外周側バットレスも腐食を受ける。タービンガス流に含まれる微粒子のほとんどにタービンの径方向外向きへ遠心力が作用し、微粒子による損傷のほとんどがそこで起きる。タービンエンジン部品の比較的急勾配の輪郭が腐食を受けるのは、急勾配の輪郭がガス流を圧縮することによって部品表面の局所圧力を高めるという理由からである。局所圧力が高まることにより、ガス流に含まれる分子や種々の微粒子との衝突頻度が高まり、タービンエンジン部品の腐食が進む。硬質シェルコーティングによる付加重量を最小化し、かつ、硬質シェルコーティングが、タービンエンジン部品のTBCに与えうる歪み耐性の低下などの悪影響を最小限に抑えるために、腐食を受けやすいと知られている領域にだけ硬質シェルコーティングを施すことがよいと思われる。   TBC corrosion is likely to occur in certain areas of the turbine engine component. For example, the tip of the blade, particularly the suction side, is subject to corrosion. The buttress on the outer peripheral side of the vane is also corroded by the centrifugal force. Centrifugal force acts on most of the particulates contained in the turbine gas flow outward in the radial direction of the turbine, and most of the damage caused by the particulates occurs there. The relatively steep contours of turbine engine components are subject to corrosion because the steep contours increase the local pressure on the component surface by compressing the gas flow. Increasing local pressure increases the frequency of collisions with molecules and various particulates contained in the gas stream, leading to corrosion of turbine engine components. An area known to be susceptible to corrosion in order to minimize the added weight of hard shell coatings and to minimize adverse effects such as reduced strain resistance that can be imparted to the TBC of turbine engine components. It seems better to apply a hard shell coating only to

塗装プロセス、浸漬被覆プロセス、または電気泳動アプローチを用いて、タービンエンジン部品の一部にだけ硬質シェルコーティングを施すことができる。コーティングを施すつもりのないすべての表面に有機マスキング剤を塗布することができる。   A hard shell coating may be applied to only a portion of the turbine engine component using a painting process, a dip coating process, or an electrophoretic approach. Organic masking agents can be applied to all surfaces that are not intended to be coated.

フォトレジストとして知られる市販の樹脂などのUV硬化性樹脂をタービンエンジン部品に塗布することにより、硬質シェルコーティングを施してもよい。その後、硬質コーティングの付着を望む領域に、板金マスクを塗布する。樹脂でコーティングを施して、マスキングした部品を、その後、UV光に1.0〜10分間、曝露させて、露出した全ての樹脂を硬化させることができる。硬化後、板金マスクを外し、硬化していない樹脂を洗い落とす。その後、硬質コーティングの工程を進めることができる。光露光技術(photolithography)を使う場合は、硬化した樹脂を焼き取るために、600°F〜900°F(316℃〜482℃)の温度で、2.0〜4.0時間、乾燥をしてもよい。   The hard shell coating may be applied by applying a UV curable resin, such as a commercially available resin known as a photoresist, to the turbine engine component. Thereafter, a sheet metal mask is applied to the region where the hard coating is desired to be applied. The resin coated and masked part can then be exposed to UV light for 1.0 to 10 minutes to cure all exposed resin. After curing, the sheet metal mask is removed and the uncured resin is washed away. Thereafter, the hard coating process can proceed. When using photolithography, drying is performed at a temperature of 600 ° F. to 900 ° F. (316 ° C. to 482 ° C.) for 2.0 to 4.0 hours in order to burn off the cured resin. May be.

表面に遮熱コーティングが施された様々な種類の部分および部品の表面に、腐食バリヤコーティングを形成するために、本発明の工程を使用することができる。処理が施される部分または部品は、エアフォイルを有する種々の部分、シールを有する種々の部分、エアフォイル、シールなどがあるが、これらに限定されない。そのような部分または部品の例としては、ブレード、ベーン、ステータ、タービン中間フレーム、燃焼器パネル、燃焼器缶、燃焼器隔壁パネル、ディスクサイドプレート(disk side plates)、および燃料ノズルガイドが挙げられる。   The process of the present invention can be used to form a corrosion barrier coating on the surface of various types of parts and parts that have a thermal barrier coating on the surface. The part or part to be treated includes, but is not limited to, various parts having an airfoil, various parts having a seal, airfoil, seal and the like. Examples of such portions or parts include blades, vanes, stators, turbine intermediate frames, combustor panels, combustor cans, combustor partition panels, disk side plates, and fuel nozzle guides. .

遮熱コーティングを備えた加工物に腐食バリヤを形成する装置の模式図。Schematic diagram of an apparatus for forming a corrosion barrier on a workpiece with a thermal barrier coating. 遮熱コーティングおよび腐食バリヤを備えた加工物の模式図。Schematic of workpiece with thermal barrier coating and corrosion barrier.

Claims (33)

加工物の遮熱コーティングを保護する腐食バリヤを形成する方法であって、
溶媒に懸濁されたセラミック粒子の懸濁液をつくるステップと、
前記遮熱コーティング表面に前記懸濁液中の粒子を付着させるステップと、
ビッカース硬度が1300〜2750kg/mm2の範囲の腐食バリヤコーティングを形成するために、前記遮熱コーティング表面に付着させた前記粒子を乾燥させるステップと、
を含む方法。
A method of forming a corrosion barrier that protects a thermal barrier coating on a workpiece, comprising:
Creating a suspension of ceramic particles suspended in a solvent;
Attaching particles in the suspension to the thermal barrier coating surface;
Drying the particles adhered to the thermal barrier coating surface to form a corrosion barrier coating having a Vickers hardness in the range of 1300-2750 kg / mm 2 ;
Including methods.
前記懸濁液をつくるステップが、前記懸濁液のpHが9.0以下であるように、前記懸濁液に酸または塩基を添加することを含み、かつ、前記付着させるステップが、前記遮熱コーティングを有する前記加工物に充分な直流電圧を用いてバイアスをかけて、前記懸濁液中の懸濁粒子を加工物の表面に向けて加速させることにより、前記懸濁液中の前記粒子を前記遮熱コーティング表面に付着させることを含む、請求項1に記載の方法。   The step of creating the suspension includes adding an acid or base to the suspension such that the pH of the suspension is 9.0 or less, and the step of attaching comprises the step of blocking. The particles in the suspension are biased using a sufficient direct current voltage to accelerate the suspended particles in the suspension toward the surface of the workpiece. The method of claim 1, comprising depositing a surface of the thermal barrier coating. 前記懸濁液を、室温〜120°Fまでの温度範囲に維持することをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising maintaining the suspension in a temperature range from room temperature to 120 ° F. 前記セラミック粒子が、0.001〜5.0重量%の濃度で存在するように、前記懸濁液を作ることをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising making the suspension such that the ceramic particles are present at a concentration of 0.001 to 5.0 wt%. 前記セラミック粒子が、約0.005〜0.05重量%の濃度で存在するように、前記懸濁液を作ることをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising making the suspension such that the ceramic particles are present at a concentration of about 0.005 to 0.05 wt%. 前記付着させた粒子を含む前記加工物を前記懸濁液から取り出すことをさらに含み、かつ、前記乾燥ステップが、前記加工物を、室温〜650°Fまでの温度範囲で、0.5〜20時間、乾燥させることをさらに含む、請求項1に記載の方法。   Removing the work piece containing the deposited particles from the suspension, and the drying step removes the work piece in a temperature range from room temperature to 650 ° F. The method of claim 1, further comprising drying for a period of time. 前記乾燥ステップが、前記加工物を室温にて1〜20時間、乾燥させることを含む、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the drying step comprises drying the workpiece at room temperature for 1 to 20 hours. 前記乾燥ステップが、前記加工物を室温にて3〜10時間、乾燥させることを含む、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the drying step comprises drying the workpiece at room temperature for 3 to 10 hours. 前記乾燥ステップが、前記加工物を250°F〜650°Fの温度範囲で、0.5〜5.0時間、乾燥させることを含む、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the drying step comprises drying the workpiece at a temperature range of 250 ° F. to 650 ° F. for 0.5 to 5.0 hours. 前記乾燥ステップが、前記加工物を250°F〜650°Fの温度範囲で、1.0〜2.0時間、乾燥させることを含む、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the drying step comprises drying the workpiece at a temperature range of 250 ° F. to 650 ° F. for 1.0 to 2.0 hours. 前記加工物を1950°F〜2000°Fの温度範囲で、3.0〜4.0時間、焼結させることをさらに含む、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, further comprising sintering the workpiece at a temperature range of 1950 ° F. to 2000 ° F. for 3.0 to 4.0 hours. 前記粒子を凝集および沈降させないために、メタクリル酸ポリメチルアルコールおよびステアリン酸アンモニウムからなる群から選択される0.01〜1.0重量%の分散剤を、前記懸濁液に添加することをさらに含む、請求項1に記載の方法。   In order not to agglomerate and settle the particles, 0.01 to 1.0% by weight of a dispersant selected from the group consisting of polymethyl alcohol methacrylate and ammonium stearate is further added to the suspension. The method of claim 1 comprising. 前記腐食バリヤによって形成されるシェルの強度を増強させるために、前記懸濁液に0.1〜3.0重量%の結合剤を添加することをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising adding 0.1 to 3.0 wt% binder to the suspension to enhance the strength of the shell formed by the corrosion barrier. 前記結合剤を添加するステップが、1.0〜2.0重量%のポリビニルアルコールを添加することを含む、請求項13に記載の方法。   14. The method of claim 13, wherein the step of adding a binder comprises adding 1.0-2.0% by weight polyvinyl alcohol. 前記セラミック粒子の懸濁液を作るステップが、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、および二ケイ化モリブデンからなる群から選択されるセラミック粒子を用いて、前記懸濁液を作ることを含む、請求項1に記載の方法。   Making the suspension of ceramic particles comprises making the suspension with ceramic particles selected from the group consisting of aluminum oxide, silicon nitride, silicon carbide, and molybdenum disilicide. Item 2. The method according to Item 1. 前記懸濁液を作るステップが、粒径が0.02〜0.2ミクロンのセラミック粒子を用いて、懸濁液を作ることを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein making the suspension comprises making the suspension using ceramic particles having a particle size of 0.02 to 0.2 microns. 前記酸を添加ステップが、前記懸濁液のpHを4.25未満に維持する酸を添加することを含む、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the acid adding step comprises adding an acid that maintains a pH of the suspension below 4.25. 前記酸を添加ステップが、前記懸濁液のpHを2.0〜4.25の範囲に維持する酸を添加することを含む、請求項2に記載の方法。   3. The method of claim 2, wherein the step of adding acid comprises adding an acid that maintains the pH of the suspension in the range of 2.0 to 4.25. 前記酸を添加ステップが、硝酸、塩酸、酢酸、およびステアリン酸からなる群から選択される酸を添加することを含む、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the step of adding acid comprises adding an acid selected from the group consisting of nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and stearic acid. 前記塩基を添加ステップが、前記懸濁液のpHを上昇させるために、水酸化アルミニウムおよび水酸化アンモニウムの群から選択される塩基を添加することを含む、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the step of adding a base comprises adding a base selected from the group of aluminum hydroxide and ammonium hydroxide to raise the pH of the suspension. 前記付着させるステップが、50〜2000Vの電圧を前記加工物にかけることを含む、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the depositing step comprises applying a voltage of 50-2000V to the workpiece. 前記付着させるステップが、900〜1100Vの電圧を前記加工物にかけることを含む、請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the depositing step comprises applying a voltage of 900-1100 V to the workpiece. 前記懸濁液を作るステップが、水、アルコール、およびこれらの混合物からなる群から選択される溶媒を添加することを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the step of making a suspension comprises adding a solvent selected from the group consisting of water, alcohol, and mixtures thereof. 前記粒子を付着させるステップが、スラリ化工程技術を用いて、前記加工物の前記遮熱コーティング表面に前記懸濁液を塗布することを含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein depositing the particles comprises applying the suspension to the thermal barrier coating surface of the workpiece using a slurrying process technique. 前記塗布するステップが、浸漬被覆、吹きつけ塗り、および塗装からなる群から選択される技術を用いて、前記懸濁液を塗布することを含む、請求項24に記載の方法。   25. The method of claim 24, wherein the applying step comprises applying the suspension using a technique selected from the group consisting of dip coating, spray coating, and painting. 基材と、
前記基材表面にある遮熱コーティングと、
前記遮熱コーティング表面に付着し、1300〜2750kg/mm2のビッカース硬度をもつ硬質腐食バリヤと、
を備える加工物。
A substrate;
A thermal barrier coating on the substrate surface;
A hard corrosion barrier attached to the thermal barrier coating surface and having a Vickers hardness of 1300-2750 kg / mm 2 ;
Workpiece with
前記硬質腐食バリヤが、2650kg/mm2のビッカース硬度をもつアルミナの層を含む、請求項26に記載の加工物。 27. The workpiece of claim 26, wherein the hard corrosion barrier comprises a layer of alumina having a Vickers hardness of 2650 kg / mm < 2 >. 前記硬質腐食バリヤが、1900kg/mm2のビッカース硬度をもつ窒化ケイ素の層を含む、請求項26に記載の加工物。 27. The workpiece of claim 26, wherein the hard corrosion barrier comprises a layer of silicon nitride having a Vickers hardness of 1900 kg / mm < 2 >. 前記硬質腐食バリヤが、2750kg/mm2のビッカース硬度をもつ炭化ケイ素の層を含む、請求項26に記載の加工物。 27. The workpiece of claim 26, wherein the hard corrosion barrier comprises a layer of silicon carbide having a Vickers hardness of 2750 kg / mm < 2 >. 前記硬質腐食バリヤが、1300kg/mm2のビッカース硬度をもつ二ケイ化モリブデンの層を含む、請求項26に記載の加工物。 27. The workpiece of claim 26, wherein the hard corrosion barrier comprises a layer of molybdenum disilicide having a Vickers hardness of 1300 kg / mm < 2 >. 前記遮熱コーティングが、ジルコニア系遮熱コーティングを含む、請求項26に記載の加工物。   27. The workpiece of claim 26, wherein the thermal barrier coating comprises a zirconia-based thermal barrier coating. 前記遮熱コーティングと前記腐食バリヤとの間に溶浸領域をさらに含んでいる、請求項26に記載の加工物。   27. The workpiece of claim 26, further comprising an infiltration region between the thermal barrier coating and the corrosion barrier. 前記加工物が、タービンエンジンの構成部品を含む、請求項26に記載の加工物。   27. The workpiece of claim 26, wherein the workpiece comprises a turbine engine component.
JP2007146758A 2007-06-01 2007-06-01 Method for forming corrosion barrier for protecting heat shield coating of workpiece, and workpiece Pending JP2008297613A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007146758A JP2008297613A (en) 2007-06-01 2007-06-01 Method for forming corrosion barrier for protecting heat shield coating of workpiece, and workpiece

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007146758A JP2008297613A (en) 2007-06-01 2007-06-01 Method for forming corrosion barrier for protecting heat shield coating of workpiece, and workpiece

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008297613A true JP2008297613A (en) 2008-12-11

Family

ID=40171391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007146758A Pending JP2008297613A (en) 2007-06-01 2007-06-01 Method for forming corrosion barrier for protecting heat shield coating of workpiece, and workpiece

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008297613A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101425517B1 (en) 2013-01-29 2014-08-05 한국세라믹기술원 Platy ceramic stacking organic-inorganic composite coating method using electrophoretic deposition
CN109339873A (en) * 2018-09-30 2019-02-15 东方电气集团东方汽轮机有限公司 Last stage vane of steam turbine protective device for high back pressure heat supply

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101425517B1 (en) 2013-01-29 2014-08-05 한국세라믹기술원 Platy ceramic stacking organic-inorganic composite coating method using electrophoretic deposition
CN109339873A (en) * 2018-09-30 2019-02-15 东方电气集团东方汽轮机有限公司 Last stage vane of steam turbine protective device for high back pressure heat supply

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8470458B1 (en) Erosion barrier for thermal barrier coatings
EP2000557B1 (en) Erosion barrier for thermal barrier coatings
US7579087B2 (en) Thermal barrier coating compositions, processes for applying same and articles coated with same
KR100889126B1 (en) A method for applying a high temperature bond coat on a metal substrate, and related compositions and articles
JP4651966B2 (en) Field methods and compositions for repairing thermal barrier coatings
EP1626039B1 (en) Non-line of-sight process for coating complexed shaped structures
US6827969B1 (en) Field repairable high temperature smooth wear coating
EP1586676B1 (en) Field repairable high temperature smooth wear coating
US6613445B2 (en) Metal slurry coatings on substrates, and related articles
US10309002B2 (en) Coating methods and a template for use with the coating methods
US8147922B2 (en) Composition and method for a thermal coating system
BRPI0621684A2 (en) method for repairing a damaged outer skin region on an aircraft
US6676992B2 (en) Article protected by a diffusion aluminide coating applied by painting techniques
JP2008297613A (en) Method for forming corrosion barrier for protecting heat shield coating of workpiece, and workpiece
US20050191421A1 (en) Method for coating a component
CN110129859B (en) Method for masking holes in and treating components
CA3015901A1 (en) Repair methods for silicon-based components
JPS605350B2 (en) Powder coating method for metal objects
SE526172C2 (en) Method of treating a surface

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Effective date: 20090611

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090616

A02 Decision of refusal

Effective date: 20091117

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02