用于流体机械的部件专利检索- 化学;冶金专利检索查询-专利查询网

用于流体机械的部件
申请号	CN201390000611.5	申请日	2013-06-12	公开(公告)号	CN204803410U	公开(公告)日	2015-11-25
申请人	西门子公司;			发明人	约亨·巴尼克尔; 曼纽尔·埃特勒; 弗里德黑尔姆·施米茨; 约尔格·许尔霍夫;
摘要	本实用新型涉及一种用于流体机械的部件(1)，其中双重或三重层施加到部件(1)上，其中双重层由陶瓷的硬质材料层(3)和金属层(4)构成，所述硬质材料层和金属层直接施加到部件表面(2)上，并且其中三重层由陶瓷的硬质材料层(3)、金属层(4)和另一个陶瓷的硬质材料层(5)构成，所述硬质材料层、金属层和另一个陶瓷的硬质材料层直接施加到部件表面(2)上。
权利要求	1.一种用于流体机械的部件(1)，所述部件具有部件表面(2)，其中陶瓷的硬质材料层(3)直接施涂于所述部件表面(2)上，其中金属层(4)直接施加于所述陶瓷的硬质材料层(3)上。 2.根据权利要求1所述的部件(1)，其中所述流体机械是蒸汽轮机。 3.根据权利要求1或2所述的部件(1)，其中在所述金属层(4)上直接施加有第二陶瓷的硬质材料层(5)。 4.根据权利要求1或2所述的部件(1)，其中所述陶瓷的硬质材料层(3)具有在5μm至25μm的范围中的厚度。 5.根据权利要求1或2所述的部件(1)，其中所述金属层(4)具有在5μm至25μm的范围中的厚度。 6.根据权利要求3所述的部件(1)，其中所述第二陶瓷的硬质材料层(5)具有在5μm至25μm的范围中的厚度。 7.根据权利要求1或2所述的部件(1)，所述部件构成为用于流体机械的叶片。
说明书全文	用于流体机械的部件技术领域 [0001] 本实用新型涉及一种用于流体机械的、尤其是蒸汽轮机的部件，所述部件具有部件表面。背景技术 [0002] 用于高运行温度的保护层如今通常普遍应用在流体机械构造中。这种高温保护层的主要应用领域在于热学的流体机械的范围中、尤其是在于受高载荷的蒸汽轮机部件中。这些保护层用于延长要保护的高温生产材料的使用寿命。 [0003] 蒸汽轮机转子叶片在下述环境中使用，在所述环境中蒸汽轮机转子叶片经受高的离心负荷和震动载荷。 [0004] 当转子叶片固有频率与运行转速或其他的短暂的频率形成共振时，震动载荷上升。 [0005] 对于经受高于大约600℃的热蒸汽的高压和/或中压蒸汽轮机的部件、例如涡轮机叶片而言，存在对待使用的生产材料的特别要求。在蒸汽轮机的受热载荷区使用的生产材料基本上必须满足两个特性。这一方面是耐氧化性并且另一方面是抗蠕变性。基本上已知能够满足这些要求的生产材料、例如越来越多地使用的镍基合金。当然，这些生产材料是相对昂贵的。因此，上述生产材料通过明显更便宜的生产材料、例如铁素体的10％的铬钢等来替代。这些铁素体的10％的铬钢或其他类似的生产材料的缺点在于：它们不具有充分的耐氧化性从而不适合用于蒸汽轮机中的一些应用。 [0006] 至今为止，在经受大约600℃的热蒸汽的区域中的受热载荷的部件、例如高压或中压涡轮机叶片部分地由镍基合金制成。通常在蒸汽温度位于显著高于600℃的范围中的情况下不再使用所建立的铬钢，因为这些铬钢的耐氧化性在该范围中不再是充分的。实用新型内容 [0007] 本实用新型的目的是，提供一种用于流体机械的部件的适合的保护层。 [0008] 该目的通过一种用于流体机械的、尤其是蒸汽轮机的具有部件表面的部件来实现，其中陶瓷的硬质材料层直接施涂到部件表面上，其中金属层直接施加到陶瓷的硬质材料层上。 [0009] 一个主要的特征是：双重保护层被施加到部件上，所述双重保护层由两个层构成。所述部件具有部件表面，其中陶瓷的硬质材料层直接设置到该部件表面上。在此重要的是，陶瓷的硬质材料层直接施加到部件表面上，即在部件表面和陶瓷的硬质材料层之间不设有中间层。根据本实用新型，金属层直接施加到该陶瓷的硬质材料层上。在此还重又重要的是，在陶瓷的硬质材料层和金属层之间不设置另外的中间层。 [0010] 本实用新型基于下述思想：根据本实用新型的双重保护层提供改进的氧化保护和改进的耐腐蚀性。这表示：部件的基本生产材料不强制性地必须是镍基合金。更确切地说，能够使用更便宜的生产材料代替镍基合金。 [0011] 在下文中提出有利的改进形式。 [0012] 在第一有利的改进形式中，部件具有下述材料： [0013] -用于在流体机械中应用的适合于高温的Cr 合金钢，例如X20Cr13(1.4021)、X22CrMoV12-1(1.4923)、X12CrMoWVNbN10-1-1(1.4906)、10CrMo9-10(1.7380)。 [0014] 陶瓷的硬质材料层有利地具有下述材料： [0015] -CrN [0016] -CrAlN [0017] -TiAlN [0018] -Al2O3。 [0019] 在另一个有利的改进形式中，金属层具有下述材料： [0020] -MCrAl(Y)类型的金属层或者具有至少15％的Cr的Ni基层。 [0021] 在一个明显有利的改进形式中，通过将第二陶瓷的硬质材料层直接施加在金属层上的方式将双重层改进成三重层。这表示：部件从现在开始具有彼此叠加的三个层。在此主要的特征是：陶瓷的硬质材料层直接设置在金属层上，即在陶瓷的硬质材料层和金属层之间不施加另外的中间层。在一个有利的改进形式中，第二陶瓷的硬质材料层具有下述材料： [0022] -CrN [0023] -CrAlN [0024] -TiAlN [0025] -Al2O3。 [0026] 在一个有利的改进形式中，陶瓷的硬质材料层、金属保护层和第二陶瓷的硬质材料层具有在5μm至25μm的范围中的厚度。附图说明 [0027] 现在，根据一个实施例详细阐述本实用新型。 [0028] 附图示出： [0029] 图1示出根据本实用新型的双重保护层； [0030] 图2示出根据本实用新型的三重保护层。具体实施方式 [0031] 图1示出部件1。该部件构成用于在流体机械中使用。流体机械例如理解为蒸汽轮机、压缩机或燃气轮机或者另外的热学机械。部件具有部件表面2。陶瓷的硬质材料层3直接设置到所述部件表面2上。陶瓷的硬质材料层3直接设置到部件表面上，即在陶瓷的硬质材料层3和部件表面2之间不设置另外的层。金属层4直接设置到陶瓷的硬质材料层上。金属层4直接设置在陶瓷的硬质材料层3上，即在金属层4和陶瓷的硬质材料层3之间不设置另外的中间层。 [0032] 部件具有下述材料： [0033] -用于在流体机械中应用的适合于高温的Cr合金钢，例如X20Cr13(1.4021)、X22CrMoV12-1(1.4923)、X12CrMoWVNbN10-1-1(1.4906)、10CrMo9-10(1.7380)。 [0034] 化学组分如下(以重量％计)： [0035] [0036] [0037] [0038] 陶瓷的硬质材料层具有下述材料： [0039] -CrN [0040] -CrAlN [0041] -TiAlN [0042] -Al2O3。 [0043] 金属层具有下述材料： [0044] -MCrAl(Y)类型的金属层或者具有至少15％的Cr的Ni基层。 [0045] 根据图1的实施方式能够称作为双重层，因为保护层为了抗腐蚀和氧化而在部件表面2上包括两个层。 [0046] 图2示出图1中的部件的一个改进形式。所述改进形式在于：从现在开始第二陶瓷的硬质材料层5施加到金属层4上。第二陶瓷的硬质材料层3具有下述材料： [0047] -CrN [0048] -CrAlN [0049] -TiAlN [0050] -Al2O3。 [0051] 陶瓷的硬质材料层3构成为，使得陶瓷的硬质材料层3的厚度处于5μm至25μm的范围中。 [0052] 金属层4构成为，使得金属层4具有处于在5μm至25μm之间的范围中的厚度。 [0053] 第二陶瓷的硬质材料层5构成为，使得第二陶瓷的硬质材料层5具有处于在5μm至25μm之间的范围中的厚度。 [0054] 部件例如构成为用于蒸汽轮机的涡轮机叶片。涡轮机叶片能够是转子叶片或导向叶片。包括陶瓷的硬质材料层3和金属层4这两种层的组合形成对部件1的极其良好的保护以防止氧化并且同时也提供良好的耐腐蚀性。 [0055] 陶瓷的硬质材料层3在此首先作用为扩散阻挡部，所述扩散阻挡部保证不造成部件1的基本生产材料和金属保护层4之间的互相扩散。附加地，该层已经提供良好的氧化保护。金属层4提供良好的氧化和腐蚀保护，尤其是相对于垂直地碰到表面上的颗粒。 [0056] 三重层在尤其负担腐蚀的部位处实施。三重层中的第二陶瓷的硬质材料层5提供尤其良好的保护作为腐蚀保护并且附加地作为氧化保护。 [0057] 双重和/或三重层优选借助于PVD法来施加，其中在此尤其应当应用溅射法。

意见反馈