專利名稱：用于產(chǎn)生雙厚度內(nèi)部組合涂層的方法和由此生產(chǎn)出的制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及使制品的內(nèi)部通道選擇性地涂覆有具有不同厚度的保護(hù)涂層的方法且涉及具有這種選擇性涂覆的內(nèi)部通道的制品。盡管當(dāng)被涂覆或如此進(jìn)行涂覆的制品是燃?xì)鉁u輪葉片時(shí)，本發(fā)明特別有用，但本發(fā)明不限于燃?xì)鉁u輪葉片。
背景技術(shù)：
在飛行器燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)(噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī))中，空氣被吸入引擎前部內(nèi)、受到軸裝壓縮機(jī)的壓縮且與燃料混合?；旌衔镞M(jìn)行燃燒，且熱燃燒氣體通過安裝在相同軸上的渦輪機(jī)。燃燒氣體的流動(dòng)通過撞擊渦輪葉片和輪葉的翼面部分而使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這使軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)并為壓縮機(jī)提供動(dòng)力。熱排出氣體從引擎后部流出，向前驅(qū)動(dòng)所述引擎和飛行器。
燃燒和排出氣體越熱，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率越高。因此存在提高燃燒和排出氣體溫度的刺激因素。燃燒氣體的最大溫度通常受到用以制造引擎的受熱部分部件的材料的限制。這些部件包括燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪輪葉和渦輪葉片，熱燃燒氣體直接撞擊到所述渦輪輪葉和渦輪葉片上。在目前的引擎中，渦輪輪葉和葉片由鎳基超合金制成，且可在高達(dá)約980-1150攝氏度或大約1800-2100華氏度的溫度下工作。這些部件易受到氧化劑和腐蝕劑的損害。
已采用了多種方法以使渦輪葉片和輪葉的工作溫度極限和使用壽命增加至其目前水平，同時(shí)獲得可接受的氧化和腐蝕耐受性?；谋旧淼慕M成和加工已得以改進(jìn)。例如通過為部件提供內(nèi)部冷卻通道而采用冷卻技術(shù)，冷空氣流過所述內(nèi)部冷卻通道。然而，當(dāng)引擎溫度增加時(shí)，能夠獲得的冷卻空氣的溫度也增加了。
在燃?xì)鉁u輪葉片的至少一種已公知的構(gòu)型中，渦輪葉片外表面的一部分涂覆有保護(hù)涂層。一種類型的保護(hù)涂層包括沉積在要受保護(hù)的基層材料上的含鋁保護(hù)涂層。含鋁保護(hù)涂層的暴露表面發(fā)生氧化以產(chǎn)生保護(hù)下層表面的氧化鋁保護(hù)層。
燃?xì)鉁u輪葉片的外表面的不同部分需要不同類型和厚度的保護(hù)涂層，且一些部分上面不需要涂層。于2003年11月25日授權(quán)給Langley等且轉(zhuǎn)讓給General Electric Aviation Service Operation Pte.Ltd的美國專利No.6,652,914B1中披露了一種已公知的用于對(duì)燃?xì)鉁u輪葉片的外表面進(jìn)行選擇性保護(hù)的方法。在該方法中，通過清洗燃?xì)鉁u輪葉片并隨后首先在葉片部分上沉積貴金屬層而保護(hù)以前已使用的燃?xì)鉁u輪葉片。該方法包括第一沉積步驟，其中貴金屬例如鉑優(yōu)選通過電沉積被沉積在葉片表面上。第一層被沉積在翼面的翼面第一層區(qū)域上。在通常情況下，所述第一層僅包括翼面表面的部分，而不包括翼面的后緣或燕尾部分的表面。第一鉑層的厚度被控制在約0.002毫米至約0.0032毫米，或約0.00008英寸至約0.000125英寸。在第二沉積步驟中，貴金屬第二層被沉積至少覆蓋在第二層的平臺(tái)部分的一部分上，而不是覆蓋在第一層的翼面部分上。結(jié)果是，平臺(tái)底側(cè)上貴金屬的總厚度大于翼面上的總厚度。
隨后通過將含鋁層沉積覆蓋在平臺(tái)和翼面上并使鉑和鋁相互擴(kuò)散而形成鋁鉑互化物的保護(hù)涂層。使用氣相鋁化工藝，在所述工藝中鉻-鋁合金球的籃被放置在曲頸甑中要進(jìn)行氣相鋁化的燃?xì)鉁u輪葉片約25毫米(1英寸)的范圍內(nèi)。包含籃和渦輪葉片(或多個(gè)葉片一起)的曲頸甑在氬氣氛中以約28攝氏度(50華氏度)/分鐘的加熱速度被加熱至約1080+/-14攝氏度(1975+/-25華氏度)，在該溫度下保持約3小時(shí)+/-15分鐘，在所述持續(xù)時(shí)間內(nèi)使鋁沉積，且隨后慢冷至約120攝氏度(250華氏度)，且其后冷卻至室溫。可改變時(shí)間和溫度以改變含鋁層的厚度。第一、第二和第三層相互擴(kuò)散以形成翼面第一層區(qū)域上的相互擴(kuò)散的翼面鋁鉑互化物的保護(hù)涂層，和平臺(tái)第一層區(qū)域上的平臺(tái)相互擴(kuò)散鋁鉑互化物的保護(hù)層?？墒┘舆M(jìn)一步加熱以使所述層進(jìn)一步相互擴(kuò)散，且所述層被清洗。所得到的平臺(tái)相互擴(kuò)散保護(hù)層具有與翼面相互擴(kuò)散保護(hù)層不同的厚度，這主要是由于獨(dú)立施加的貴金屬層厚度不同而造成的。
然而，正如上面所述，現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪葉片通過使冷空氣通過內(nèi)部冷卻通道而被冷卻。當(dāng)引擎溫度增加時(shí)，可得到的冷卻空氣的溫度也增加，且腐蝕可在這些內(nèi)部通道中以及外部表面上發(fā)生。
渦輪葉片的內(nèi)部涂層厚度要求根據(jù)位置發(fā)生變化。例如，在高應(yīng)力區(qū)例如葉片軸柄中需要薄涂層，而在其它區(qū)域例如翼面空腔中則需要堅(jiān)固的厚涂層以保護(hù)其不受環(huán)境影響。如果僅可實(shí)現(xiàn)單一厚度，那么需要更厚涂層的區(qū)域的環(huán)境壽命可降低，或需要更薄涂層的區(qū)域的機(jī)械壽命可降低。至少一種類型的具有在翼面中的薄鋁涂層的渦輪葉片已公知經(jīng)受過翼面內(nèi)部氧化。然而，由于存在高軸柄應(yīng)力以及與葉片尺寸相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)，內(nèi)部涂層的目標(biāo)是滿足軸柄要求(涂層厚度小于0.0254毫米或0.001英寸)且在整個(gè)內(nèi)部空腔范圍內(nèi)是相同的。
存在至少一種已公知的組合涂層工藝以使整個(gè)內(nèi)部通道涂覆具有單一涂層厚度，所述工藝在2003年11月13日公開的美國專利申請(qǐng)No.2003/0211242中進(jìn)行了描述。然而，不能利用氣相涂覆(VPC)對(duì)小葉片或其它制品進(jìn)行封涂(plumbed)，以利用這種工藝實(shí)現(xiàn)不同位置的不同涂層厚度的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一些構(gòu)型提供了一種用于產(chǎn)生具有不同受控厚度的內(nèi)部組合涂層的方法。所述方法包括以具有第一配方的第一種粉末部分地填充要進(jìn)行涂覆的制品的空腔，以使得所述第一種粉末沉降到所述空腔內(nèi)并與所述空腔表面的第一預(yù)選部分接觸，并在所述空腔內(nèi)留出剩余空間。所述方法進(jìn)一步包括以具有不同于所述第一配方的第二配方的第二種粉末填充所述空腔內(nèi)的所述剩余空間的至少一部分，以使得所述空腔表面的所述第一部分與所述第一種粉末接觸且所述空腔表面的第二不同預(yù)選部分與所述第二種粉末接觸。所述制品隨后與其中的所述第一種粉末和所述第二種粉末一起受熱，從而由此產(chǎn)生所述內(nèi)部空腔的涂層，所述內(nèi)部空腔的涂層在所述空腔表面的所述第一部分和所述空腔表面的所述第二部分上具有不同涂層厚度。
在本發(fā)明的一些構(gòu)型中，提供了一種用于產(chǎn)生具有不同受控厚度的內(nèi)部組合涂層的方法。所述方法包括以具有不同配方的第一種粉末和第二種粉末部分地填充其中具有空腔的渦輪葉片的根部開口，以使得所述第一種粉末與所述空腔表面的第一預(yù)定部分接觸且所述第二種粉末與所述空腔表面的第二預(yù)定部分接觸。所述方法進(jìn)一步包括使所述制品與其中的所述第一種粉末和所述第二種粉末一起受熱，從而由此產(chǎn)生所述內(nèi)部空腔的涂層，所述內(nèi)部空腔的涂層在所述空腔表面的所述第一部分和所述空腔表面的所述第二部分上具有不同涂層厚度。
本發(fā)明的另外其它構(gòu)型提供了一種具有內(nèi)部空腔的渦輪葉片，所述內(nèi)部空腔具有涂覆具有選定的不同涂層厚度的預(yù)定區(qū)域。
可以看到，本發(fā)明的構(gòu)型可滿足根據(jù)內(nèi)部表面位置而變化的渦輪葉片的內(nèi)部涂層厚度要求。本發(fā)明的構(gòu)型例如可在高應(yīng)力區(qū)域例如葉片軸柄中產(chǎn)生薄涂層，且可在其它區(qū)域例如翼面空腔中產(chǎn)生堅(jiān)固的厚涂層以保護(hù)其不受環(huán)境影響作用。


圖1是從凹入側(cè)觀察的燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)葉片的透視示意圖，所示氣體葉片具有在本視圖中未示出的內(nèi)部通道；圖2是圖1所示燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)葉片的縱向橫截面圖；圖3是被保持在振動(dòng)臺(tái)上的夾具中且在進(jìn)料斗中準(zhǔn)備填充涂層粉末的圖1所示燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)葉片的透視圖；和圖4是示出了本發(fā)明的一些構(gòu)型的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的一些構(gòu)型中且參見圖1，制品例如渦輪葉片10具有包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部通道(圖1中未示出)的復(fù)雜形狀。通常情況下，葉片10包括基部12、燕尾部分14、平臺(tái)部分16和翼面部分18。在此處，燕尾部分14和平臺(tái)部分16被視作基部或軸柄部分12。葉片10還包括一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部空腔，所述內(nèi)部空腔在圖1的視圖中未示出但在圖2中可更好地看到。參見圖2，圖中示出了通過葉片10的縱向截面，一個(gè)或多個(gè)通道20、22和24包括制品或葉片10的根部冷卻通道或內(nèi)部空腔。在所示構(gòu)型中，通道20、22和24相互連接且通向葉片10的至少一側(cè)，例如通過一個(gè)或多個(gè)外部開28和30在葉片10的底部打開。在圖1所示葉片10的構(gòu)型的頂部處的凹進(jìn)區(qū)域27中還存在附加的凹進(jìn)開26，但開口26可暫時(shí)涂蠟或要不然封閉，暫時(shí)涂蠟或封閉的原因?qū)⒃谙旅骊U明。
在本發(fā)明的一些構(gòu)型中，內(nèi)部通道20、22和24的表面涂覆有保護(hù)性雙厚度涂層。通過非限制性實(shí)例，葉片10的目標(biāo)是在翼面部分18內(nèi)部的區(qū)域32中具有約0.056毫米(0.0022英寸)的堅(jiān)固涂層且在基部區(qū)域12內(nèi)部的區(qū)域34中具有約0.02毫米(0.0008英寸)的薄涂層?？墒褂闷渌穸?。例如，在一些構(gòu)型中，翼面部分18的區(qū)域32中的內(nèi)部涂層約為0.046毫米(0.0018英寸)。在一些構(gòu)型中，區(qū)域32和34之間的內(nèi)部過渡區(qū)域36位于平臺(tái)16上面的翼面部分32的內(nèi)部中。通過將受控體積的第一含鋁涂層粉末注入葉片10內(nèi)并以受控方式振動(dòng)葉片10以確保粉末均勻地填充空腔的目標(biāo)部分，例如部分34中的內(nèi)部空腔、通道或多個(gè)空腔，從而控制這些不同厚度的涂層。粉末顆粒的尺寸還受到控制以防止產(chǎn)生凝聚。(例如，可通過相對(duì)較細(xì)的篩子過濾通過相對(duì)較粗篩子的微粒，且通過相對(duì)較粗篩子但被相對(duì)較細(xì)篩子保持的微粒被用作受控尺寸的粉末顆粒。通過防止使用太細(xì)的微粒，可防止太細(xì)鋁粉的塊在隨后的加熱步驟中凝聚在一起。篩子的最佳尺寸可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定)。接下來，具有不同鋁強(qiáng)度的含鋁涂層粉末被注入葉片內(nèi)且層鋪在澆注的第一含鋁涂層粉末的頂部上，且葉片受熱以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于不同鋁強(qiáng)度的不同受控厚度的鋁涂層。在所進(jìn)行的試驗(yàn)中，其中葉片10是通用電氣公司的CF34-3stage 1，本發(fā)明的方法的一種構(gòu)型在區(qū)域34中產(chǎn)生了具有0.023毫米或0.0009英寸的平均厚度的內(nèi)部軸柄或基底涂層。該工藝還在區(qū)域32中產(chǎn)生了具有0.04572毫米或0.0018英寸的平均厚度的內(nèi)部翼面涂層。過渡區(qū)域36位于平臺(tái)16上面的翼面18中且低于20％的跨距。
在本發(fā)明的一些構(gòu)型中，同時(shí)施加內(nèi)部和外部涂層。例如，涂覆工藝通過將鉑施加到一些或全部葉片的外表面上而開始，但該外部涂層與內(nèi)部雙厚度涂層分開且不是所述內(nèi)部雙厚度涂層的一部分。在外部施加鉑的構(gòu)型中，在施加外部鉑涂層后進(jìn)行產(chǎn)生內(nèi)部雙厚度內(nèi)部涂層的工藝。
在本發(fā)明的一些構(gòu)型中且參見圖1和圖2，翼面中的冷卻孔26、38和后緣冷卻槽40被涂蠟。更具體而言，小滴蠟被用以單獨(dú)密封每個(gè)開口38、40，僅留下外部開口28和30處于打開狀態(tài)。通過密封冷卻孔和后緣冷卻槽，所使用的涂層粉末可被注入外部開口28和30內(nèi)以填充制品10的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部空腔，而不泄漏出密封孔和狹槽。
在一些構(gòu)型中且參見圖1、圖2和圖3，涂蠟的葉片10被置于振動(dòng)臺(tái)44上的夾具42中且附到進(jìn)料斗46，例如氯丁橡膠進(jìn)料斗上。葉片10被倒置保持在夾具42中以使得與葉片燕尾部分14緊密配合的進(jìn)料斗46可用作引導(dǎo)涂層粉末進(jìn)入葉片10的一個(gè)或多個(gè)根部開口28和30內(nèi)的漏斗。當(dāng)臺(tái)44振動(dòng)時(shí)，測(cè)定量的第一種粉末配方被注入葉片10內(nèi)。該測(cè)定量足以至少填充葉片10的區(qū)域32(所述區(qū)域在其夾具42中被倒置)且可能填充區(qū)域36的部分或全部，但區(qū)域34部分沒有被第一種粉末配方填充。在一些構(gòu)型中，第一種粉末配方包括33％0.002英寸(0.0508毫米)的Cr+Al和67％0.0018英寸(0.04572毫米)的Al2O3。在一些構(gòu)型中，該配方被用于第一層內(nèi)部涂層以及外部涂層。要小心慎重以確保在葉片10的填充過程中，所有第一種粉末都進(jìn)入葉片10中的區(qū)域32中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部空腔或通道20、22和24內(nèi)且沒有粉末損失。加以小心謹(jǐn)慎的原因在于該體積的第一種粉末填充空腔至一定深度且確定了涂覆至第一厚度的目標(biāo)區(qū)域。臺(tái)44振動(dòng)以確保第一涂層粉末均勻地沉降在葉片10內(nèi)至預(yù)期深度且加快第一涂層粉末進(jìn)入葉片內(nèi)的流速。代替臺(tái)振動(dòng)或除此之外，可使用導(dǎo)致涂層粉末均勻地沉降至預(yù)期深度的任何其它工藝。
一旦分配量的涂層粉末已沉降在區(qū)域32中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部空腔20、22和24內(nèi)，則添加下一層涂層粉末。在一些構(gòu)型中，該第二種粉末的配方是7％0.002英寸(0.0508毫米)的Cr+Al和93％0.0018英寸(0.04572毫米)的Al2O3。該第二種粉末配方以類似于第一種粉末配方注入葉片10中的方式被注入其中，且被層鋪在第一種粉末配方頂部上。如果葉片內(nèi)部僅需要兩種涂層厚度且可得到充分量的第二種粉末配方，那么可在不對(duì)第二種粉末配方的量進(jìn)行預(yù)測(cè)量的情況下將第二種粉末配方簡單地注入葉片內(nèi)直至葉片被填滿。在一些構(gòu)型中，振動(dòng)臺(tái)44在兩種強(qiáng)度的涂層粉末的填充工藝過程中連續(xù)運(yùn)行。在一些構(gòu)型中，第一和第二種粉末的配方在約5％至40％的金屬含鋁粉末，優(yōu)選Cr+Al之間，剩余物為陶瓷粉末，例如Al2O3。在一些構(gòu)型中，粉末的最小微粒尺寸為約0.0015英寸(0.0381毫米)，且最大不超過約0.005英寸(0.127毫米)。涂層粉末的適當(dāng)微粒配方可見于2003年11月13日公開的美國專利申請(qǐng)No.2003/0211242中，具體在段 - 中。
在一些構(gòu)型中，添加預(yù)測(cè)定量的第二種粉末配方，且第三種或甚至更多附加粉末配方隨后被注入以產(chǎn)生三種或更多種內(nèi)部涂層厚度(可能具有附加過渡區(qū)域)。然而，一旦理解了本實(shí)例的構(gòu)型，所述構(gòu)型僅用了兩種粉末強(qiáng)度，則附加層的產(chǎn)生將易于理解。
在已添加第二種強(qiáng)度(即第二種配方)的涂層粉末且葉片10的一個(gè)或多個(gè)空腔20、22和24被填滿后，振動(dòng)臺(tái)44停止(在臺(tái)44仍振動(dòng)的構(gòu)型中)并移去進(jìn)料斗46。在一些構(gòu)型中，退火鎳帶(圖中未示出)被用以密封葉片10的一個(gè)或多個(gè)根部開口28和30，盡管另一種可選實(shí)施方式是，可使用任何適當(dāng)?shù)拿芊夥椒?。葉片10的根部端部48被保持豎直和/或采取其它步驟以避免兩種強(qiáng)度的涂層粉末相混合且避免涂層粉末溢出。在本發(fā)明的一些構(gòu)型中，葉片10的任何必要外部區(qū)域被遮掩以防止與外部涂層粉末產(chǎn)生接觸。在該遮掩步驟(如果需要)后，在一些構(gòu)型中，葉片10被插入填充了用以涂覆葉片10的外表面的涂層粉末的托盤(圖中未示出)中。在其它構(gòu)型中，葉片10在外部涂層粉末不與其外表面接觸的情況下受熱。無論施加外部涂層與否，葉片10與接觸一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部空腔20、22和24的內(nèi)表面的分離區(qū)域32、34的不同強(qiáng)度的內(nèi)部粉末一起受熱。由于粉末強(qiáng)度不同，因此該加熱導(dǎo)致在這些區(qū)域中產(chǎn)生了具有不同厚度的內(nèi)部涂層。在一些構(gòu)型中，所述加熱在約1750°F至約2000°F(約955℃和約1095℃)之間持續(xù)約2小時(shí)至約12小時(shí)之間的時(shí)間。
參見圖4中的流程圖100以及圖1、圖2和圖3，本發(fā)明的一些構(gòu)型以具有第一配方的第一種粉末部分地填充108要進(jìn)行涂覆的制品10的空腔20、22和24，以使得第一種粉末沉降在空腔內(nèi)并接觸空腔表面的第一預(yù)選定部分32且留出空腔內(nèi)的剩余空間(以區(qū)域34表示)。
隨后空腔內(nèi)的剩余空間的至少一部分34被填充110以第二種粉末，所述第二種粉末具有不同于第一配方的第二配方，以使得空腔表面的第一部分32與第一種粉末接觸且空腔的第二不同預(yù)選定部分34與第二種粉末接觸。
制品10隨后受熱116，從而由此產(chǎn)生內(nèi)部空腔的涂層，所述內(nèi)部空腔的涂層在空腔表面的第一部分32和空腔表面的第二部分34上具有不同涂層厚度。在加熱后從涂覆空腔中除去粉末。
在本發(fā)明的一些構(gòu)型中，第一種粉末和第二種粉末包括不同強(qiáng)度的鋁。例如，在一些構(gòu)型中，第一種粉末或第二種粉末具有33％200目的Cr+Al和67％180目的Al2O3的成分，且另一種粉末具有7％200目的Cr+Al和93％180目的Al2O3的成分。在一些構(gòu)型中，制品10是渦輪葉片且渦輪葉片中的空腔包括根部冷卻通道20、22和24和一個(gè)或多個(gè)外部開口，所述外部開口可包括冷卻孔38、后緣冷卻槽40及其組合。在這些構(gòu)型中，本方法可進(jìn)一步包括使用蠟密封102一個(gè)或多個(gè)外部開口，以使得第一種粉末和第二種粉末在填充過程中不泄漏出來。(至少使一個(gè)開口是打開的以允許進(jìn)行填充，例如，基部12的根部端部48中的開口28和30是打開的。)在一些構(gòu)型中，制品10被放置104在振動(dòng)臺(tái)44上的夾具42內(nèi)以便當(dāng)制品被第一種粉末和第二種粉末填充時(shí)使制品振動(dòng)。此外，在一些構(gòu)型中，進(jìn)料斗46(例如氯丁橡膠進(jìn)料斗)被附106到制品上，且填充步驟108和110包括或包含利用進(jìn)料斗作為漏斗將第一種粉末和第二種粉末分別注入制品空腔內(nèi)。在制品10為渦輪葉片的構(gòu)型中，進(jìn)料斗46與葉片的燕尾部分14緊密配合。在使用夾具和/或進(jìn)料斗的構(gòu)型中，在116中加熱之前，從所述夾具和/或進(jìn)料斗中移去112制品。
本發(fā)明的一些構(gòu)型包括在116中加熱之前通過帶例如退火鎳帶密封114根部開口28、30。
本發(fā)明的一些構(gòu)型限定出制品10的兩個(gè)以上的內(nèi)部區(qū)域。例如，一種構(gòu)型至少以第三種粉末填充制品10，所述第三種粉末具有不同于第一種粉末和第二種粉末中至少一種的配方。(具體而言，粉末的成分在相鄰澆注層中不同)。以這種方式，空腔表面的第三部分與第三種粉末接觸。使制品與第一種粉末和第二種粉末一起加熱包括使制品與其中的第一種粉末、第二種粉末和第三種粉末一起加熱，從而由此產(chǎn)生內(nèi)部空腔的涂層，所述內(nèi)部空腔的涂層在空腔表面的第一部分、空腔表面的第二部分和空腔表面的第三部分上具有三種涂層厚度。所述三種涂層厚度中的至少兩種彼此不同，即相鄰層具有不同厚度。
本發(fā)明的一些構(gòu)型提供了具有內(nèi)部空腔20、22和24的渦輪葉片10，所述內(nèi)部空腔具有涂覆有選定不同金屬厚度的預(yù)定表面區(qū)域34、36。在一些構(gòu)型中，金屬涂層包括鋁。在一些構(gòu)型中，渦輪葉片10包括軸柄或基部區(qū)域12和翼面區(qū)域18，且翼面區(qū)域中的空腔涂覆有不同于軸柄或基部區(qū)域中的空腔厚度的選定金屬厚度。一些構(gòu)型為所述區(qū)域之間的過渡區(qū)域36提供了不同涂層厚度。在各種構(gòu)型中，該過渡區(qū)域位于平臺(tái)16上面且低于20％的跨距。
因此應(yīng)該意識(shí)到，本發(fā)明的構(gòu)型可滿足根據(jù)內(nèi)表面位置變化的渦輪葉片的內(nèi)部涂層厚度要求。本發(fā)明的構(gòu)型例如可在高應(yīng)力區(qū)域例如葉片軸柄中產(chǎn)生薄涂層，且在其它區(qū)域例如翼面空腔中產(chǎn)生堅(jiān)固的厚涂層以保護(hù)其不受環(huán)境的影響作用。
盡管已根據(jù)多個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到可通過技術(shù)方案的精神和范圍內(nèi)的變型實(shí)踐本發(fā)明。此外，詳述元件、步驟、結(jié)構(gòu)、空隙等的單個(gè)實(shí)例或具體數(shù)量實(shí)例的技術(shù)方案旨在將其中存在或使用超過所述元件、步驟、結(jié)構(gòu)、空隙等的實(shí)例數(shù)量的構(gòu)型包括在所述技術(shù)方案的范圍內(nèi)，除非這些構(gòu)型被明確排除在外。
零件目錄表葉片 10基部 12燕尾部分 14平臺(tái)部分 16翼面部分 18內(nèi)部通道 20內(nèi)部通道 22內(nèi)部通道 24凹進(jìn)開口 26凹進(jìn)區(qū)域 27根部開口 28根部開口 30第一區(qū)域 32第二區(qū)域 34過渡區(qū)域 36冷卻孔38后緣冷卻槽40夾具 42振動(dòng)臺(tái)44進(jìn)料斗46根部端部 48流程圖100密封外部開口以避免產(chǎn)生泄漏102將制品置于振動(dòng)臺(tái)上104將進(jìn)料斗附到制品上106以第一種粉末部分地填充空腔108以第二種粉末填充剩余空間的至少一部分110移去進(jìn)料斗并從臺(tái)上移去制品112用帶密封根部開口 114加熱制品以產(chǎn)生內(nèi)部涂層11權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生具有不同受控厚度的內(nèi)部組合涂層的方法，所述方法包括以具有第一配方的第一種粉末部分地填充要進(jìn)行涂覆的制品(10)的空腔(20、22、24)，以使得所述第一種粉末沉降在所述空腔內(nèi)并與所述空腔表面的第一預(yù)選部分(32)接觸，并在所述空腔內(nèi)留出剩余空間(34、36)；以具有不同于所述第一配方的第二配方的第二種粉末填充所述空腔內(nèi)的所述剩余空間的至少一部分(36)，以使得所述空腔表面的所述第一部分與所述第一種粉末接觸且所述空腔表面的第二不同預(yù)選部分與所述第二種粉末接觸；以及使所述制品與其中的所述第一種粉末和所述第二種粉末一起受熱，由此產(chǎn)生所述內(nèi)部空腔的涂層，所述內(nèi)部空腔的涂層在所述空腔表面的所述第一部分和所述空腔表面的所述第二部分上具有不同涂層厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一種粉末包括鋁且所述第二種粉末也包括鋁，但與所述第一種粉末強(qiáng)度不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述制品是渦輪葉片(10)，且所述葉片中的所述空腔包括根部冷卻通道(20、22、24)和一個(gè)或多個(gè)從包括冷卻孔(38)、后緣冷卻槽(40)及其組合的組群中選擇出來的外部開口，且所述方法進(jìn)一步包括以蠟密封所述一個(gè)或多個(gè)外部開口以使得所述第一種粉末和所述第二種粉末在填充過程中不會(huì)泄漏出來。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將所述制品置于振動(dòng)臺(tái)(44)上的夾具(42)中以便當(dāng)所述制品被所述第一種粉末和所述第二種粉末填充時(shí)使所述制品振動(dòng)，將進(jìn)料斗(46)附到所述制品上，且所述以所述第一種粉末填充所述制品和所述以所述第二種粉末填充所述制品包括利用所述進(jìn)料斗使所述第一種粉末和所述第二種粉末分別經(jīng)漏斗進(jìn)入所述制品的所述空腔內(nèi)，且進(jìn)一步地，其中所述制品是渦輪葉片(10)，且所述將所述進(jìn)料斗附到所述制品上包括使所述進(jìn)料斗與所述葉片的燕尾部分(14)緊密配合。
5.一種用于產(chǎn)生具有不同受控厚度的內(nèi)部組合涂層的方法，所述方法包括以具有不同配方的第一種粉末和第二種粉末部分地填充其中具有空腔(20、22、24)的渦輪葉片(10)的根部開口(28、30)，以使得所述第一種粉末與所述空腔表面的第一預(yù)定部分(32)接觸且所述第二種粉末與所述空腔表面的第二預(yù)定部分(34)接觸；以及使所述制品與其中的所述第一種粉末和所述第二種粉末一起受熱，由此產(chǎn)生所述內(nèi)部空腔的涂層，所述內(nèi)部空腔的涂層在所述空腔表面的所述第一部分和所述空腔表面的所述第二部分上具有不同涂層厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述渦輪葉片具有翼面部分(18)和軸柄或基部(12)，且其中所述空腔表面的所述第一預(yù)定部分在所述翼面部分中且所述空腔表面的所述第二預(yù)定部分在所述軸柄或基部中，或反之亦然。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括提供平臺(tái)上面的所述翼面和所述翼面中的所述軸柄之間的所述涂層中的過渡區(qū)域(36)，所述過渡區(qū)域低于20％的跨距。
8.一種具有內(nèi)部空腔(20、22、24)的渦輪葉片(10)，所述內(nèi)部空腔具有涂覆有選定的不同涂層厚度的預(yù)定表面區(qū)域(32、34)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪葉片，其中所述涂層是包括鋁的金屬。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪葉片，其中所述渦輪葉片包括軸柄區(qū)域(18)和翼面區(qū)域(12)，且翼面區(qū)域中的所述空腔(32)涂覆有不同于所述軸柄區(qū)域中的所述空腔(34)的厚度的選定金屬厚度。
全文摘要
一種用于產(chǎn)生具有不同受控厚度的內(nèi)部組合涂層的方法，所述方法包括以具有不同配方的第一種粉末和第二種粉末部分地填充其中具有空腔(20、22、24)的渦輪葉片(10)的根部開口(28、30)，以使得所述第一種粉末與所述空腔表面的第一預(yù)定部分(32)接觸且所述第二種粉末與所述空腔表面的第二預(yù)定部分(34)接觸。所述方法進(jìn)一步包括使所述制品與其中的所述第一種粉末和所述第二種粉末一起受熱，由此產(chǎn)生所述內(nèi)部空腔的涂層，所述內(nèi)部空腔的涂層在所述空腔表面的所述第一部分和所述空腔表面的所述第二部分上具有不同涂層厚度。
文檔編號(hào)C23C10/48GK1804104SQ200510131770
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者N·B·T·朗利, J·E·加埃夫斯基, M·T·路易斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司