Phát minh: Sản phẩm với lớp bảo vệ chống ăn mòn và phương pháp tạo ra một lớp bảo vệ chống ăn mòn

Chia sẻ: Nguyen Nam | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

109
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sản phẩm có lớp bảo vệ chống lại sự ăn mòn, và quá trình sản xuất một lớp bảo vệ chống lại sự ăn mòn. Phát minh này có liên quan đến sản phẩm (1), đặc biệt là trong cánh Turbin (1), có một thân kim loại cơ bản là lớp bảo vệ (3,4) để bảo vệ chống lại sự ăn mòn được liên kết lại. Lớp bảo vệ (3,4) có một lớp bên trong (3) của hợp kim thứ nhất MCrAlY và một lớp bên ngoài có lớp hợp kim thứ hai MCrAlY, lớp hợp kim thứ hai được liên kết tới lớp bên...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phát minh: Sản phẩm với lớp bảo vệ chống ăn mòn và phương pháp tạo ra một lớp bảo vệ chống ăn mòn

Trường Đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Bài thuyết trình: Patent: PRODUCT WITH AN ANTICORROSTION PROTECTIVE LAYER AND A METHOD FOR PRODUCING AN ANTICORROSION PROTECTIVE (Phát minh: Sản phẩm với lớp bảo vệ chống ăn mòn và phương pháp tạo ra một lớp bảo vệ chống ăn mòn) Phát minh của Mỹ Phát minh số.: US 6,610,419 B1 Ngày phát minh: 26/08/2003 Nhóm: 1. Nguyễn Công Nam 2. Trương Nguyễn Thuận An 3. Đỗ Thị Mỹ Châu 4. Vũ Kim Oanh 5. Nguyễn Thị Vy Trang 1
Tóm tắt phát minh Sản phẩm có lớp bảo vệ chống lại sự ăn mòn, và quá trình sản xuất một lớp bảo vệ chống lại sự ăn mòn. Phát minh này có liên quan đến sản phẩm ( 1), đặc biệt là trong cánh Turbin (1), có một thân kim loại cơ bản là lớp bảo vệ ( 3,4) để bảo vệ chống lại sự ăn mòn được liên kết lại. Lớp bảo vệ ( 3,4) có một lớp bên trong (3) của hợp kim thứ nhất MCrAlY và một lớp bên ngoài có lớp hợp kim thứ hai MCrAlY, lớp hợp kim thứ hai được liên kết tới lớp bên trong (3). Lớp hợp kim số hai thì chủ yếu ở trạng thái - γ. Phát minh cũng liên quan tới quá trình sản xuất lớp vỏ bảo vệ (3,4) trong đó lớp phủ bên ngoài được bảo vệ bởi sự luyện lại một miền của lớp vỏ bên trong ( 3) hoặc bởi sự kết tủa của hợp kim MCrAlY từ pha lỏng. Trang 2
Nền tảng của phát minh 1. Lĩnh vực của sự phát minh Sự phát minh có liên quan tới sản phẩm là thân kim loại cơ bản và lớp bảo vệ được định vị phía trên để bảo vệ thân kim loại cơ bản chống lại sự ăn mòn, đặc biệt trong khi lớp bảo vệ thì phơi ra đốt nóng, xâm thực khí. Lớp bảo vệ chứa một hợp kim, loại MCrAlY, ở đó M đại diện cho một hay nhiều nguyên tố được chọn lọc từ nhóm gồm có Fe, Co hoặc Ni, Cr đại diện cho Crôm, Al đại diện cho nhôm, Y đại diện cho Ytri và / hoặc một nguyên tố được chọn lọc từ nhóm có chứa Scanđi, đất hiếm. Sự phát minh cũng liên quan tới cánh tubin khí có một lớp vỏ bảo vệ và một quá trình đ ể sản xuất lớp vỏ bảo vệ để bảo vệ sản phẩm chống lại ăn mòn. 2. Miêu tả có liên quan đến kỹ thuật EP 0 486 489 B1 miêu tả sự chống ăn mòn lớp phủ bảo vệ ở nhiệt độ trung bình và cao lên đến 1050oC. Phần tuabin khí làm từ hợp kim của Ni hoặc Co. Lớp phủ bảo vệ bao gồm, dựa theo phần trăm khối lượng: 25-40% Ni, 28-30% Cr, 7-9% Al, 1-2% là Silic và 0,3-1% của tối thiểu một nguyên tố hoạt động được chọn lọc từ đất hiếm, ít nhất 5% Co, tùy ý, 0-15% của ít nhất một nguyên tố được chọn lọc từ nhóm có chứa Trang 3
Reni (Re), Pt, Palladi, Ziconi, Mangan, W (Vonfam), Titan, Mo, Niobi (Nb), Sắt, Hafini (Hf), Tantan (Ta). Trong sự mô tả đặc trưng, lớp phủ bảo vệ chứa duy nhất nguyên tố Ni, Cr, Ti, Silic, Ytri và bổ sung thêm Re trong khoảng từ 1-15%, Co dư. Thêm Re để cải thiện đáng kể tính chất chống ăn mòn. Phát minh Mỹ số 4,321,310 và phát minh Mỹ số 4,321,311 cũng như EP 0 042 872 B1 được trao đổi gần đây, mỗi phát minh miêu tả thành phần của một tuabin khí, nó có thân kim loại cơ bản được làm từ siêu hợp kim Niken (MAR-M200). Lớp vỏ của hợp kim MCrAlY, đặc biệt là hợp kim NiCoCrAlY với 18% là Cr, 23% là Co, 12,5% Al, 0.3% Y, và Ni dư, thì được ứng dụng cho những vật liệu cơ bản . Lớp vỏ này c ủa h ợp kim MCrAlY, theo phát minh Mỹ số 4,321.310 có 1 bề mặt được đánh bóng. Trong danh sách của hai phát minh khác cũng có một lớp nhôm oxit. Lớp phủ chắn nhiệt bằng gốm sứ, nó là một cấu trúc hình trụ, thì được dùng cho lớp nhôm oxit này. Phát minh Mỹ số 4,585,481 cũng mở ra lớp phủ bảo vệ để bảo vệ kim loại nền làm từ lớp siêu hợp kim chống lại sự oxi hóa ở nhiệt độ cao và chống lại sự ăn mòn. Hợp kim MCrAlY được dùng như là lớp bảo vệ. Tài liệu chỉ rõ 5-40% Cr, 8-30% Al, 0.1-2% là nguyên tố oxi hoạt hóa tới nhóm IIIB của chu kỳ, bao gồm họ của Lantan và Actini và hỗn hợp của chúng, 0.1- 7% Silic, 0.1- 3% Hafini (Hf) chứa lượng dư Ni và / hoặc Co. Lớp bảo vệ tương ứng của hợp kim MCrAlY, theo phát minh Mỹ số 4,585,481 ứng dụng bởi phương pháp phun plasma. Đức xác nhận rằng bảng thuyết minh tiêu chuẩn kĩ thuật DE 196 09 698 A1 đã để lộ ra cánh tuabin với lớp phủ bảo vệ MCrAlY chống ăn mòn, bề mặt l ớp phủ cánh tuabin phủ lớp bảo vệ MCrAlY, trên một khu vực rộng lớn và sâu xuống 5 đ ến 50µm, đều bao gồm trên toàn bộ lớp bề mặt lớp bảo vệ của một pha hợp kim đơn, pha hợp kim đơn được sản xuất bằng sự làm nóng chảy lại ( luyện lại ) sử dụng một xung tia điện tử. Tóm lại sự tán xạ và làm lạnh nhanh của lớp bảo vệ, như vậy không có thời gian để phân chia pha, kết quả là trong cấu trúc đơn pha hình thành sự đồng nhất, lớp phủ không gián đoạn của nhôm oxit với một cấu trúc gián đoạn, có xu hướng giảm thành những mảnh vụn ( vảy ). Trang 4
WO 81/01983 A1 đã mở ra quá trình để sản xuất một hỗn hợp kim loại bao gồm một lớp phủ ceramic chắn nhiệt. Trong quá trình này, một lớp mỏng của hợp kim MCrAlY được ứng dụng làm chất nền từ siêu hợp kim có bề mặt sạch, lớp này đ ược đánh bóng, và sau đó một lớp nhôm oxit được ghép vào và một l ớp gốm hình tr ụ đ ược sản xuất trên lớp nhôm oxit bằng phương pháp kết tủa hơi EP 0 846 788 A1 liên quan đ ến một sản phẩm, cụ thể l à một thành phần tuabin khí, có một chất nền mà trên đó một lớp bảo vệ của một hợp kim của loại MCrAlY được bố trí và trên lớp bảo vệ này đó là một lớp phủ bằng chắn nhiệt bằng gốm. Lớp nền là dựa trên siêu hợp kim của Niken (nó) có chứa Crôm (Lớp nền là siêu hợp kim Niken-bazo chứa Cr). Có lớp bên ngoài của lớp nền (chất nền or bên ngoài của bề mặt) giàu Crôm, Crôm này sau khi khuếch tán vào lớp nền và tạo thành một nền (matrix) trong đó có chứa crom trong giai đoạn gamma hòa trong niken. Sự (hiện tượng) khuếch tán của Crôm được gọi là quá trình mạ Crôm. EP 0 718 420 A1 đã mô tả một quá trình cho việc áp dụng dụng một lớp phủ chắn nhiệt cho một thành phần được làm từ một hợp kim. Lớp phủ chắn nhiệt bằng thiếc (Sn) trong trường hợp này bao gồm các (nhiều) lớp khác nhau. Một lớp kim loại thuộc nhóm Platin gắn trực tiếp với sản phẩm tạo ra từ siêu hợp kim. Lớp kim loại từ (thuộc) nhóm platin này bao gồm một lớp bên ngoài và một lớp bên trong, lớp ngoài có chứa các kim loại của nhóm Platin ở pha -γ. Lớp phủ bằng nhôm được bố trí vào phía ngoài của lớp kim loại từ nhóm platin. Một lớp oxit mỏng được sử dụng cho lớp phủ này có chứa nhôm và lớp phủ (bằng) gốm lần lượt dùng cho lớp oxit mỏng. Phát minh của Mỹ số 4,321,310 và phát minh của Mỹ số 4,321,311 chỉ công bố lớp phủ toàn diện cho một thành phần của tuabin mà trong đ ó có một lớp bảo vệ sử dụng thành phần là hợp kim MCrAlY, lớp bảo vệ này được tiếp giáp bởi một lớp oxit nhôm như là lớp chất xúc tác dính bám hoặc lớp liên kết, mà một lớp phủ chắn nhiệt bằng gốm được sử dụng. Cả hai tài liệu giải quyết với các vấn đề mà hệ thống lớp phủ này được dựa trên lớp phủ chắn nhiệt đến lớp MCrAlY bảo vệ bằng lớp nh ôm oxit. Để cải thiện các liên kết, theo phát minh của Mỹ số 4, 521.310 bề mặt của lớp nhôm oxit phải được đánh bóng. Theo phát minh của Mỹ số 4,321,311, một vi cấu trúc Trang 5
mới của lớp phủ chắn nhiệt bằng gốm được đề xuất nhằm cải thiện các liên kết. Bản tóm tắt về phát minh Mục đích của phát minh là cung cấp (tạo ra) một sản phẩm chi tiết chủ yếu bằng kim loại và một lớp phủ toàn diện, thêm vào đó nó được gắn vào và bao gồm lớp phủ bảo vệ, một lớp liên kết và lớp phủ chắn nhiệt, và một quy trình để sản xuất lớp phủ loại này, trong đó liên kết của lớp phủ chống nhiệt được đảm bảo. Theo phát minh, các vật liên kết với sản phẩm có thân bằng kim loại cơ bản được hoàn thành bằng một lớp bảo vệ của hợp kim MCrAlY được dùng chủ yếu cho thân thiết bị, một lớp liên kết mỏng có chứa Nhôm oxit được sử dụng cho l ớp liên kết mỏng này, lớp bảo vệ có một lớp bên trong là hợp kim MCrAlY thứ nhất và l ớp bên ngoài hợp kim MCrAlY thứ hai chủ yếu là trạng thái -γ và các oxit nhôm chủ yếu là trạng thái -∝. Thuật ngữ (tên gọi) của hợp kim loại MCrAlY được hiểu như là một hợp kim nó bao gồm một lượng Cr, Al và nguyên tố hoạt hoá như là Ytri (Y) và/ hoặc ít nhất một kim loại tương ứng được chọn từ nhóm gồm có Scanđi (Sc) và đất hiếm. Phụ gia thên vào cùng với Ytri, đó có thể là các nguyên tố trong hợp kim, như vd: Reni (Re), Silic (Si), Hafini (Hf), Tantan, Ziriconi (Zr), Vonfam (W), Magiê hoặc Niobi. Đặc biệt, một lượng Reni thêm vào có thể dẫn đến và/ hoặc cải thiện thuộc tính ăn mòn. Còn lại các hợp kim MCrAlY chứa một hoặc nhiêu nguyên tố được chọn từ nhóm bao gồm: Sắt, Coban và Niken, nó được viết tắc tượng trưng là M Một hợp kim MCrAlY loại này tốt nhất là nên sử dụng như một lớp chống ăn mòn trên các bộ phận bằng kim loại, trong chi tiết có thân làm từ một h ợp kim chịu nhiệt cao ( hợp kim chịu nhiệt cao Niken hay Côban, nếu dành riêng cho hợp kim chịu nhiệt cao như Sắt ) được tiếp xúc với sự tác động của nhiệt độ cao và khí nóng. Ưu thế của hợp kim MCrAlY được mô tả ở đây là nó thích hợp như là một lớp bám dính liên kết cố định và bền vững với lớp phủ chắn nhiệt. Kết quả là tạo ra một hệ thống lớp phủ, hệ thống lớp phủ này ức chế ăn mòn và quá trình oxi hoá và những hợp kim dạng sản phẩm này được dùng ở nhiệt độ cao, vd trên 1000oC. Trang 6
Giải thích (miêu tả) lớp phủ bên ngoài, trong đó có chứa hợp kim MCrAlY mà chủ yếu là ở trạng thái -γ, trong quá trình oxi hoá của lớp bên ngoài một l ượng oxit nhôm phát triển (nhiệt phát triển oxit nhôm) và oxit này làm biến tính - ∝ trong khoảng trạng thái -γ của hợp kim MCrAlY. Do đó, oxit nhôm phần lớn (chủ yếu) ở trạng thái - ∝ biến đổi sớm về trạng thái ban đầu cùng sự phát triển của lớp oxit nhôm. Điều này đem lại ưu thế, so với nhôm oxit ban đầu phát triển trên pha (trạng thái) -θ, l ớp oxit nhôm phát triển với mật độ lớn hơn, tốc độ oxi hoá thấp hơn và cấu trúc phẳng hơn, vì v ậy độ bám dính của lớp oxit nhôm bên ngoài được đảm bảo. Trong vật liệu này, sáng chế dựa trên công nhận rằng, một phần hoặc hoàn toàn, trạng thái –θ của oxit nhôm được hình thành trên bề mặt lớp MCrAlY trong giai đoạn đầu của quá trình oxy hóa ở bất cứ nơi nào hợp kim MCrAlY là trong pha- β. Oxit nhôm được phát triển trong pha -θ có tỉ trọng thấp, tốc độ oxi hoá cao và cấu trúc nhọn, do đó, rồi về sau, ngoài một lớp có độ dày nhất định, biến đổi sang trạng thái -∝ không thành công, tức là lớp oxit nhôm có thể bị bong ra. Vì vậy, nó là đặc biệt thuận lợi nếu hợp kim MCrAlY ở lớp bên ngoài là gần như hoàn toàn trong một pha hình thành trong pha – γ. Điều này cũng có kết quả trong các lớp phủ chắn nhiệt (tạo thành kiên kết bền vững), đặc biệt là trong các lớp gốm sử dụng bằng phương tiện của một quá trình dùng chùm tia điện tử PVD, đến một l ớp chất xúc tác bám dính bao gồm một hợp kim MCrAlY. Do lớp mỏng oxit nhôm tạo thành ổn định ở trạng thái -∝, liên kết với hợp kim MCrAlY, nó thực chất trong pha γ, tốt hơn nhiều so với liên kết một hợp kim MCrAlY trong đó có khoảng chứa pha β và đã đ ược máy móc tốt hơn so với các liên kết một hợp kim MCrAlY mà có vùng chứa giai đoạn (pha –β) và đã được cơ học làm nhẵn bằng cơ học. Điều này là bởi vì hợp kim MCrAlY được làm nhẵn bằng cơ học mà chủ yếu là trong trạng thái -β làm tạo thành một lớp oxit nhôm dày hơn phát triển trên pha -θ, độ dày lớn hơn và sự tăng trưởng của l ớp l ớp oxit nhôm này dẫn đến làm bong lớp oxit nhôm thậm chí sau một thời gian tương đối ngắn. Hợp kim MCrAlY thứ hai tốt hơn có thành phần hóa học tương tự như hợp kim MCrAlY đầu tiên, mặc dù, tùy thuộc vào các đặc tính của các thành phần hợp kim riêng biệt, cũng có thể có sự khác biệt của một vài phần trăm trọng l ượng hoặc một b ằng mấy phần mười của một phần trăm trọng lượng tương ứng, tương ứng với hợp kim Trang 7
thành phần của hợp kim MCrAlY đầu tiên và các hợp kim MCrAlY thứ hai. Nó cũng có khả năng đối với hợp kim MCrAlY thứ hai có chứa các nguyên tố hợp kim được thêm vào hoặc thay thế hợp kim MCrAlY đầu tiên. Lớp bên ngoài tốt nhất là có bề dày trung bình giữa 5μm và 50 μm, đặc biệt là dày ít hơn 20 μm. Có nghĩa là tổng độ dày lớp của các l ớp bảo vệ tốt nh ất là gi ữa 100 μm và 200 μm Tốt nhất là, các hợp kim MCrAlY đầu tiên và / hoặc hợp kim thứ hai MCrAlY có chứa các các thành phần hợp kim sau (số liệu tính theo % trọng l ượng): 15 đến 35% Crôm, 7 đến 18% nhôm, 0,3 đến 2% Ytri và / hoặc một lượng tương ứng ít nhất chọn từ nhóm gồm có: Scanđi, đất hiếm và lượng tuỳ chọn 0 – 20% Reni,và các nguyên tố phi kim thêm vào như Hafini, Silic, Tantan, Ziconi (Zr), Vonfam (W), Magiê và Nobi. Thành phần Reni là tốt nhất là từ 1% đến 20%, đặc biệt từ 5% đến 11%. Một lớp kết dính mỏng gồm oxit nhôm (Al 2O3) là trong pha –α tốt nhất là nên liên kết với lớp ngoài. Vào lúc bắt đầu của một quá trình oxy hóa, độ dày của các lớp kết dính là tốt nhất từ 0,3 μm và 0,6 μm. Do mức độ cao của oxit nhôm trong pha –α, tốt nhất là hầu như riêng nhôm oxit trong trạng thái –α , trong trường hợp của quá trình oxy hóa các hợp kim MCrAlY trong lớp phía ngoài, lớp kết dính tăng với một tốc đ ộ tăng trưởng thấp hơn đáng kể so với nếu có một mức độ cao của ôxit nhôm ở pha –θ. Trong trường hợp này, một lớp kết dính trong đó có chứa hầu như chỉ bằng nhôm oxit trong pha –α từ lúc bắt đầu của quá trình oxy hóa lợi thế đặc biệt, vì điều này đảm bảo đồng đều đồng nhất, tăng trưởng chậm của các lớp liên kết. Lớp phủ chắn nhiệt đã được dùng cho các lớp kết dính tốt hơn là bao gồm một vi cấu trúc hình trụ, hướng trục của tinh thể có mặt trong vi cấu trúc của dạng cột là thực chất vuông góc với bề mặt cơ sở của thân. Các lớp phủ chắn nhiệt tốt hơn là dày khoảng 150 và 3500 μm, tốt nhất là dày khoảng 200 μm. Các hình trụ, thân giống như tinh thể tốt hơn là có đường kính trung bình ít hơn 5 μm, đặc biệt là dưới 2,5μm. Trong trường hợp này, các lớp phủ chắn nhiệt tốt hơn là có chứa gốm sứ, đặc biệt là trong oxit Zirconi một phần (phần nào được) ổn định bằng các Ytri oxit. Tùy thuộc vào nhu Trang 8
cầu đối với sản phẩm, nó cũng có thể sử dụng các lớp rào cản nhiệt bao gồm (b ộ ba) oxit, những khoáng chất Spinen hoặc Mulit. Sản phẩm này là tốt nhất là dùng làm một bộ phận của tuabin khí, đặc biệt làm cánh quạt tuabin, cánh quạt roto hoặc tấm dẫn hướng (cánh dẫn hướng) . Những cánh quạt tuabin khí trong hai dòng đầu của cánh dẫn hướng và hàng đ ầu tiên c ủa cánh rôto ngay phía ra buồng cháy của tuabin khí tốt nhất là được phủ một lớp bảo vệ của các loại nêu trên và một lớp phủ cản nhiệt được liên kết thông qua một lớp liên kết của oxit nhôm. Lớp ngoài của các lớp bảo vệ tốt nhất là được sản xuất bằng cách làm nóng chảy lại vùng bề mặt lớp bên trong của nó, tức là, vùng của lớp bên trong đ ược làm nóng chảy lại. Việc làm nóng chảy lại này tốt nhất là nên thực hiện bởi các tia điện tử hoặc các chùm tia ion, nó làm cho tái nóng chảy nhanh mà không có một thay đ ổi đáng kể trong thành phần hóa học của hợp kim MCrAlY trong lớp ngoài và lớp bên trong. Kết quả của việc làm nóng chày tuỳ ý, nghĩa là chưa được xử lý, bề mặt của lớp bên trong của hợp kim được làm nóng chảy bằng chìm tia electron, chùm tia ion hay tương tự, nó có thể cho sản phẩm có độ sạch tương đối, nhiệt độ ổn định ở trạng thái - ∝, nó tạo thành vùng biên phía bên trên của lớp bên ngoài khoảng vài micromet. Ở tr ạng thái -γ này, như đã nêu trên, dẫn tới độ ổn định, độ dày và mỏng của lớp nhôm oxit tr ạng thái -∝. lớp liên kết được hình thành ngay trong quá trình hình thành của một lớp oxit trên bề mặt của lớp bên ngoài. Oxit được hình thành bởi quá trình oxi hoá, mà chủ yếu là nhôm oxit, được gọi là oxit phát triển bởi nhiệt (TGO). Sự hình thành các lớp oxit liên kết này, có thể xảy ra trước khi sử dụng lớp phủ cản nhiệt trong và sau khi sử dụng các lớp phủ cản nhiệt. Các lớp phủ rào cản nhiệt trong trường hợp này tốt nhất là sử dụng bằng cách (lắng đọng hơi) làm kết tủa từ hơi. Giải thích tốc độ phát triển chậm và cấu trúc (dạng) đồng nhất của các oxit phát triển nhiệt (TGO), khi tác dụng một lực ( ứng suất) trong vùng (khu vực) của oxit phát triển nhiệt, lớp liên kết, khi sản phẩm được sử dụng ở nhiệt độ cao trong một oxy hóa và ăn mòn bởi môi trường ngoài, đặc biệt là khí nóng, khí xâm thực quanh nó được giảm. Kết quả là, tuổi thọ của các lớp cản nhiệt được gắn vào thân thiết bị thông qua các lớp liên kết và lớp bảo vệ được tăng lên, khi lớp liên kết Trang 9
bị bong tróc xảy ra vào một thời gian sau đó do sự tăng giảm c ủa các oxit phát tri ển nhiệt. Nó cũng có thể sử dụng dạng pha lỏng cho lớp bên ngoài, cụ thể bằng cách mạ điện, một lớp bên trong của một hợp kim MCrAlY đã được áp dụng. Trong trường hợp này, lớp bên trong có thể được sử dụng một cách hợp lý cho thân thiết bị, nếu s ử dụng cách thích hợp bằng cách kết tủa (phủ ngoài) bằng một pha lỏng. Trong trường hợp này , hợp kim MCrAlY thứ hai của lớp bên ngoài có các thành phần pha -γ. Hợp kim MCrAlY đầu tiên có thể được phun bằng các phương tiện thông thường. Theo sự phát minh, vấn đề này có liên quan đến quá trình sàn xuất một l ớp bảo vệ trên thân kim loại của sản phẩm được thực hiện bởi lớp bên trong có hợp kim MCrAlY thứ nhất thì được ứng dụng và lớp bên trong này được làm nóng chảy lại trong phẩn bề mặt trống của nó, và cũng như hướng tại lớp bên ngoài tạo thành, cái mà hợp kim MCrAlY thực chất là trong pha -γ. Một sự lựa chọn, nó có thể tới hợp kim MCrAlY thứ hai, tiếp theo lắng lại từ pha lỏng, đặc biệt là bằng cách mạ điện, ngoài ra hợp kim MCrAlY thứ nhất, cái mà hình thành lên lớp bên trong và được phun theo cách thông thường đó là mạ điện. Hợp kim MCrAlY thứ hai tạo nên lớp bên ngoài thực chất là ở dạng pha -γ. Theo phát minh, vấn đề có liên quan đến cánh tuabin khí có thân bằng kim loại, thật ra lớp bề mặt ( lớp bám dính) quay trở lại bảo vệ chống ăn mòn là liên kết với thân kim loại, lớp bảo vệ chứa một lớp bên trong của lớp hợp kim bám lên thứ nhất tại đó liên kết tới thân và một lớp bên ngoài bao bằng lớp hợp kim thứ hai, cái mà liên kết tới lớp bên trong, lớp bám dính thứ hai là phần lớn, cũng hoàn toàn tốt hơn, trong pha - γ, và lớp liên kết mỏng này chứa nhôm oxit tốt hơn trong trạng thái - ∝ thì liên kết tới lớp bên ngoài, với lớp phủ chắn nhiệt tạo thành lớp liên kết mỏng này. Hợp kim bám dính th ứ nhất và thứ hai thì tốt hơn so với hợp kim loại MCrAlY, theo sự biến đổi tới điều kiện bỏi sự thêm của một hoặc nhiều nguyên tố hợp kim đặc biệt là Rheni. Thân thiết bị, tốt nhất là bao gồm siêu hợp kim Ni-bazo hoặc Co-bazo, siêu hợp kim sắt-bazo cũng là loại thích hợp. Trang 10
Sản phẩm đặc biệt trong cánh tua bin khí có lớp bảo vệ, lớp liên kết và lớp bảo vệ chắn nhiệt, nó được giải thích một cách chi tiết hơn với phương án điển hình mô tả trong các bản vẽ, trong đó, một phần trong dạng sơ đồ và không tỉ lệ, MÔ TẢ VẮN TẮT CÁC BẢN VẼ Hình 1. Thể hiện hình chiếu phối cảnh của lá cánh quạt của tuabin khí, và Hình 2. Thể hiện một phần của mặt cắt vuông góc với bề mặt của lá cánh quạt của tuabin khí. MÔ TẢ CHI TIẾT CỦA SÁNG CHẾ Sản phẩm 1 minh họa trong Hình 1, đó là lá cánh quạt tuabin khí 1, có thân vật thể kim loại 2 làm từ siêu hợp kim Niken-bazơ hoặc Coban-bazơ. Tương tự như trong Hình 2, một lớp bảo vệ 3,4, nó được dùng như là lớp bám dính và gồm có l ớp bên trong 3 nó được liên kết trực tiếp với thân vật thể 2 và một lớp bên ngoài 4 nó được liên kết với lớp bên trong 3, được sử dụng ở thân vật thể 2. Lớp bên trong 3 gồm có một hợp kim thứ nhất loại MCrAlY, và lớp bên ngoài có hợp kim thứ 2 giống loại MCrAlY, hợp kim thứ hai được hình thành về cơ bản thích hợp hơn gần như là hoàn toàn trong pha . (Một) Lớp phủ chắn nhiệt 6 nó tốt nhất là gồm có một thanh gốm hình trụ , ví dụ như Ziriconi oxit (ZrO 2), nó được ổn định từng phần với Ytri oxit, được liên kết với lớp bảo vệ 3,4, nó xem như là một lớp bám dính. Lớp liên kết 5 được xếp giữa lớp bảo vệ 3,4 và lớp phủ chắn nhiệt 6. Lớp liên kết 5 này là tốt hơn là có (bao gồm) một oxit phát tri ển nhi ệt, đ ặc bi ệt là nhôm oxit. Ngay lúc b ắt đầu của quá trình oxi hóa, oxit phát triển nhiệt này bền vững ở tr ạng thái - ∝, sự hình thành tức thời của trạng thái -∝ làm cho bắt đầu quá trình oxi hóa bởi pha (trạng thái) ở l ớp ngoài 4. So với một oxit phát triển nhiệt, cái mà phát triển chủ yếu trong giai đo ạn (pha) - ∝, các oxit phát triền trong giai đoạn ổn định - ∝ có độ dày lớp thấp hơn đáng kể. Kết quả là không chỉ tạo ra duy nhất lớp liên kết tốt của lớp phủ chắn nhiệt để làm lớp bảo vệ 3,4 mà còn làm tăng đáng kể tuổi thọ của lớp phủ chắn nhiệt 6, do thực tế rằng sự bong ra của các lớp liên kết gây ra bởi sự tăng trưởng lớp cao (high layer), vì vậy oxit trong pha bị cản trở. Khi lá cánh quạt tuabin khí 1 đang được dùng trong tuabin khí (không được thể hiện), khí nóng xâm thực 9 luồng qua bề mặt phía bên ngoài 8 của lớp phủ chắn nhiệt 6, và khí này Trang 11
được giữ xa thân vật thể bằng kim loại 2 , cả trong giới hạn vật lý và hóa học, bởi lớp h ệ thống (layer system) hình thành từ lớp bảo vệ 3,4, lớp liên kết 5 và lớp phủ chắn nhiệt 6. Điều này đặc biệt có lợi trong lá cánh của tuabin khí 1 và trong van dẫn hướng (cánh dẫn hướng) của tuabin khí nó được tiếp xúc trực tiếp với dòng khí nóng ra kh ỏi bu ồn đ ốt ở nhi ệt độ trên 1300oC. Những gì được yêu cầu là: 1. Thành phần của tuabin khí, gồm có: Thân kim loại; Lớp bảo vệ có lớp bên trong bằng hợp kim MCrAlY th ứ nh ất liên k ết v ới thân v ật th ể kim loại và lớp ngoài bằng hợp kim MCrAlY thứ hai chủ yếu hình thành trên l ớp bên trong ở dạng pha γ; Lớp liên kết mỏng chứa nhôm oxit chủ yếu ở pha (trạng thái) ∝ được dùng cho lớp bảo vệ và Lớp phủ chắn nhiệt được dùng làm lớp liên kết mỏng, M đại diện cho ít nhất một trong số: Fe, Ni, Co và Y đại diện cho một số ít của Ytri và một số ít nguyên tố được chọn từ nhóm bao gồm Scanđi (Sc) và đất hiếm. 2. Các thành phần yêu cầu trong điểm 1, trong đó hợp kim MCrAlY thứ hai và hợp kim MCrAlY thứ nhất có cấu tạo hóa học chủ yếu là đồng nhất. 3. Các thành phần yêu cầu trong điểm 2, trong đó có lớp ngoài dày khoảng từ 5 đến 50 micromet. 4. Thành phần như tuyên bố trong điểm 3, trong đó lớp bên ngoài dày gi ữa 5 µm và 20 µm. 5. Các thành phần như yêu cầu trong điểm 3, trong đó ít nhất một trong hợp kim MCrAlY đầu tiên và hợp kim MCrAlY thứ hai chứa hợp kim thành phần phần trăm theo khối lượng: 15% đến 35% crom; 7% lên 18% nhôm, ít nhất là 0,3 % 2 Yttrium% và ít nhất một kim loại yếu tố tương đương được lựa chọn từ nhóm bao gồm của Scanđi, đất hiếm và 0% đến 20% Reni. 6. Các thành phần tuyên bố trong điểm 5, trong đó chứa Rheni là từ 5% đến 11%. 7. Các thành phần tuyên bố trong điểm 5, trong đó chứa Rheni là giữa 1% và 20%. 8. Các thành phần tuyên bố trong điểm 1, tại đó các lớp phủ chắn nhiệt dạng vi cấu trúc hình cột với một hướng trục của tinh thể vuông góc với bề mặt của thân kim loại. Trang 12
9. Các thành phần như tuyên bố trong điểm 8, tại đó các lớp phủ chắn nhiệt có chứa oxit Zirconi một phần làm ổn định bằng oxit Ytri. 10. Các thành phần như yêu cầu trong điểm 1, trong đó: lớp ngoài là một phần bề mặt tự do của các lớp bên trong, và phần bề mặt tự do là một lớp lại tan chảy bởi ít nhất một chùm electron và tia ion. 11. Các thành phần như yêu cầu trong điểm 1, tại đó các lớp bên ngoài của hợp kim MCrAlY lớp điện chủ yếu trong giai đoạn -γ. 12. Các thành phần như yêu cầu trong điểm 1, trong đó lớp ngoài thứ hai MCrAlY là gần như hoàn toàn trong giai đoạn –γ. 13. Một quá trình sản xuất một hệ thống lớp phủ hệ thống với một lớp bảo vệ, một lớp liên kết, và một lớp phủ cản nhiệt trên thân kim loại của sản phẩm bao gồm: Sử dụng một lớp bên trong có hợp kim MCrAlY làm cơ sở cho lớp bảo vệ của kim loại. Làm nóng chảy lại lớp bên trong tại vùng bề mặt trống, trong một cách mà một lớp bên ngoài được hình thành với các hợp kim MCrAlY ở giai đoạn – γ; tạo thành lớp liên kết, có chứa nhôm oxit chủ yếu ở trạng thái -∝, trên lớp ngoài, và áp dụng một lớp phủ chắn nhiệt cho lớp liên kết. 14. Quá trình như tuyên bố trong điểm 13, tại đó hình thành của các lớp liên kết bao gồm hình thành lớp liên kết dày từ 0,3 µm đến 0,6 µm tại thời điểm bắt đầu của quá trình oxy hóa. 15. Một quá trình sản xuất một hệ thống lớp phủ một lớp bảo vệ, lớp liên kết và lớp phủ chắn nhiệt trên thân kim loại của một sản phẩm, bao gồm: Áp dụng một lớp bên trong, hình thành hợp kim MCrAlY đầu tiên, của lớp bảo vệ trên thân kim loại; đặt hợp kim MCrAlY thứ hai từ một pha lỏng, bằng phương pháp mạ điện lớp bên trong để tạo thành một lớp bên ngoài chủ yếu trong giai đoạn – γ; hình thành lớp liên kết có chứa oxit nhôm chủ yếu trong giai đoạn -α trên lớp bên ngoài, và áp dụng lớp phủ chắn nhiệt cho các lớp liên kết. 16. Quá trình như tuyên bố trong điểm 15, tại đó hình thành của các lớp liên kết dày từ 0,3 µm đến 0,6 µm của lớp liên kết tại thời điểm ban đầu của quá trình oxy hóa. 17. Một thành phần cho một tuabin khí, bao gồm: - Một thân kim loại; Trang 13
- Một lớp bảo vệ có một lớp bên trong của một hợp kim đ ầu tiên MCrAlY liên kết đối với thân kim loại và lớp bên ngoài của kim loại MCrAlY thứ hai chủ yếu trong giai –γ đoạn hình thành trên các lớp bên trong; - Một lớp liên kết mỏng có chứa oxit nhôm chủ yếu ở trạng thái -∝ sử dụng cho lớp bảo vệ và - Một lớp phủ chắn nhiệt được dùng cho lớp liên kết mỏng, trong đó: M đại diện cho ít nhất một trong Fe, Ni, Co, Y đại diện cho ít nhất một trong Ytri và ít nhất một lượng tương đương chọn từ nhóm bao gồm Scandi và đất hiếm, và hợp kim MCrAlY thứ nhất và thứ hai bao gồm Zirconi. 18. Một thành phần cho một tuabin khí, bao gồm: Một thân kim loại; Một lớp bảo vệ có một lớp bên trong của một hợp kim MCrAlY thứ nhất liên kết với thân kim loại và một lớp bên ngoài của hợp kim MCrAlY thứ hai chủ yếu trong trạng thái –γ hình thành trên lớp bên trong, trong đó: M đại diện cho ít nhất một trong Fe, Ni, Co, Y đại diện cho ít nhất một trong Ytri và ít nhất một lượng tương đương phần tử được lựa chọn từ nhóm bao gồm Scandi và đất hiếm, và lớp bên ngoài có một cấu trúc khác hơn là một cấu trúc nóng chảy của lớp bên trong; Một lớp liên kết mỏng có chứa oxit nhôm chủ yếu trong giai đoạn -α áp dụng cho lớp bảo vệ và một lớp phủ chắn nhiệt áp dụng cho lớp liên kết mỏng. 19. Các thành phần tuyên bố tại điểm 18, tại đó ít nhất một hợp kim MCrAlY thứ nhất và hợp kim MCrAlY thứ hai bao gồm Rheni. 20. Các thành phần tuyên bố tại điểm 18, trong đó ít nhất một hợp kim MCrAlY đầu tiên và hợp kim thứ hai MCrAlY bao gồm Zirconi. 21. Một quá trình sản xuất một hệ thống lớp phủ với một lớp bảo vệ, một lớp liên kết và một lớp phủ chắn nhiệt trên kim loại của một sản phẩm, bao gồm: Áp dụng một lớp hợp kim MCrAlY trên thân kim loại để tạo thành một lớp bảo vệ bên trong, trong đó M đại diện cho một kim loại và Y đại diện cho ít nhất một trong Trang 14
Ytrivà ít nhất một nguyên tố tương đương được lựa chọn từ nhóm bao gồm Scanđi và đất hiếm hình thành một lớp bảo vệ bên ngoài lớp bảo vệ bên trong, từ một hợp kim MCrAlY đáng kể trong giai đoạn –γ , lớp bảo vệ bên ngoài được hình thành bởi một quy trình khác hơn là nấu chảy lại các lớp bên trong bảo vệ hình thành các lớp liên kết, có chứa oxit nhôm chủ yếu trong giai đoạn -α lớp bên ngoài, và áp d ụng các l ớp ph ủ chắn nhiệt cho các lớp liên kết. 22. Quá trình như tuyên bố tại điểm 21, trong đó hình thành của các lớp liên kết bao gồm hình thành lớp liên kết dày từ 0,3 µm đến 0,6 µm tại thời điểm ban đ ầu c ủa quá trình oxy hóa. PHỤ LỤC Bổ sung ứng dụng công nghệ Ferrofluid Tại triển lãm Yokohama ( Nhật Bản ) năm 2011. Hãng Daiwa đã đưa ra những quả cầu làm vật trang trí, bên trong là những hạt có từ tính Trang 15
Dựa trên nền tảng ferrofuild, hãng Daiwa (Nhật Bản) đã đưa ra một công nghệ mới với tên gọi là Mag Sealed và Daiwa đã có thể sản xuất một số chi tiết, thiết b ị có khả năng chống nước, giảm ăn mòn thiết bị Trang 16
Trước đây để chống nước xâm nhập vào chi tiết, thiết bị, người ta thường dùng ron (join) cao su, nhưng ron cao su thường có nhược điểm là không chống thấm nước hoàn toàn, mau lão hóa, bị ăn mòn và ma sát lớn làm tiêu hao nhi ều năng l ượng. Công nghệ Mag Sealed đã khắc phục được những điều đó, tuy nhiên giá thành sản xuất vẫn còn cao. Trang 17