氧化钛锶和由其制得的可磨损涂料 本发明专利申请是国际申请号为 PCT/US2006/042400， 国际申请日为 2006 年 10 月 31 日， 进入中国国家阶段的申请号为 200680041046.1， 名称为″氧化钛锶和由其制得的可 磨损涂料″的发明专利申请的分案申请。
技术领域 本发明涉及氧化钛锶 (strontium titanium oxides) 和它们在涂料中的应用。特 别地， 氧化钛锶可以用于陶瓷或金属涂料中以便为燃气轮机、 涡轮增压器、 压缩机、 汽轮机 等提供可磨损涂料 (abradable coatings)。
背景技术 容易以受控方式磨损的材料用于一些应用中， 包括用作可磨损密封物。旋转的部 分和固定的可磨损密封物之间的接触造成可磨损材料腐蚀成一定的形态， 该形态在接触 区与运动的部分密切吻合并适合运动的部分。换句话说， 运动的部分磨损掉一部分可磨 损的密封物以便该密封物呈现一种与运动部分精确配合的几何构型， 即密合间隙 (close clearance gap)。这能有效地形成具有极其严格的容限的密封。
可磨损密封物的一种特定的应用是它们在轴向流燃气轮机中的使用。 轴向流燃气 轮机的旋转压缩机或转子是由数个依附在轴上的叶片组成的， 轴安装在保护罩内。 操作时， 轴和叶片在保护罩内旋转。在发动机的压缩机部分和 “热” 燃烧部分中， 轮机保护罩的内表 面最优地涂布可磨损材料。 在保护罩中轴和叶片组合的初始布局使得叶片尖端尽可能与可 磨损涂层靠近。
本领域的技术人员会理解， 减少轴向流燃气轮机中的回流以便使轮机的效率最大 化很重要。这一点是通过使叶片尖端和保护罩内壁之间的间隙最小化来实现的。然而， 当 轮机叶片旋转时， 由于离心力原因它们在一定程度上膨胀。 然后， 旋转的叶片尖端接触可磨 损材料并在涂层中精确地刻划规定的凹槽而不接触保护罩本身。 这些凹槽提供允许叶片在 上升的温度下旋转所需的精确的间隙， 并由此为轮机提供基本上适合定制的密封。
为了使涡轮机叶片在可磨损涂层中切出凹槽， 形成该涂层的材料必须较容易磨损 而不会磨损叶片尖端。这需要仔细平衡涂料中的材料。在这种环境中， 可磨损涂料也必须 对颗粒腐蚀性和在上升的温度下的其它退化作用显示出良好的抗性。
抗腐蚀性对于在发动机的整个寿命中保持统一的间隙是必须的， 否则发动机的使 用性能会受到不利的影响。作为约 3000 次发动后密封腐蚀的结果， 常规的商业轮机发动 机显示在叶片尖端周围的气流增加 2％。这多数归功于可磨损密封物和叶片尖端翼剖面 (blade airfolil tip) 的腐蚀， 和叶片尖端和密封物之间的摩擦相互作用。在气路速度较 高的军用发动机应用中， 抗腐蚀性极其重要。
在燃气发动机或航空发动机的压缩机部分使用的气密物有几种。 历史上最老的是 金属毛毡 (feltmetal)， 它包含数种金属纤维。这种密封物的缺点包括， 它必须铜焊到基材 上并且它是高度多孔的。人们已经提出几种其它的可磨损涂料， 包括蜂窝状的或多孔的金
属结构 ； 硬性陶瓷， 诸如 ZrO2 和 MgO ； 具有包埋的聚合物颗粒的铝 - 硅金属基质 ； 或六方形 的氮化硼粉末颗粒。后者这些涂料的缺点是它们的温度限制性， 聚合物涂料的温度限制是 315℃， 六方氮化硼涂料的温度限制是 480℃。
在高温下用于轮机发动机的压缩机部分的可磨损材料也包括 NiCrAl/ 膨润土涂 料和诸如美国专利第 5434210 号中描述的可磨损物质， 该专利公开了一种用于热喷涂的复 合物粉末， 该复合物粉末包含三种组分 ： 金属或陶瓷基质材料中的一种、 固体润滑剂和聚合 物。一般就这样喷涂的涂料包含具有分散的六方氮化硼颗粒和聚合物的 Co 合金基质。然 后将聚合物烧尽， 最终高多孔的结构仅含有分散在整个以 Co 为基础的基质中的六方氮化 硼颗粒。由这种材料制得的涂料具有可接受的可磨损性， 但是抗腐蚀性低。
寻求用于轮机压缩机部分的合适的材料是朝着发动机燃烧室步进的更高热水平 问题的结果。更高的温度需要工作温度更高的材料。对高温氧化作用敏感的材料， 诸如塑 料、 石墨或六方氮化硼， 在它们的工作温度以上变成短效材料， 仅剩下对高腐蚀敏感的弱化 的框架或完全退化和剥落。其它材料， 诸如含有膨润土的材料， 在上升的温度下能改变硬 度， 变成研磨剂。
人们已经通过制造多孔的热障涂料 (TBC) 开发了用于轮机高温燃烧部分的可磨 损物。这已经通过引入可降低温度的材料， 诸如高温聚合物， 和 / 或使用热喷雾六方氮化硼 ( 两者都提供多孔的涂料 ) 而得以实现。 对制得的涂层进行热处理以便分解可降解的材料， 否则它就在轮机操作过程中被烧尽。 这些材料的问题是， 制得的多孔涂层缺乏机械强度， 造 成涂层在热循环周期后结构性损坏。由于 TBC 的毁坏， 这种方法制造了对于尺寸控制无用 并对轮机部分的结构完整性有危险的涂料。人们仍然需要用于高温环境的、 提供所需抗腐 蚀性、 可磨损性和热稳定性水平的热稳定性可磨损涂料。 发明概述
一方面， 本发明提供一种粉末涂料组合物， 其包含氧化钛锶和陶瓷。另一方面， 本 发明提供一种粉末涂料组合物， 其包含氧化钛锶和一种或多种金属和 / 或金属合金。在另 外的方面， 提供具有这些涂料的金属制品。在其它方面， 提供一种可磨损的密封组件， 该组 件包含基体和通过热喷涂沉积在所述基体上的可磨损密封涂料。 所述的可磨损密封涂料包 含 i) 氧化钛锶和陶瓷或 ii) 氧化钛锶和金属和 / 或金属合金。
从以下的图片、 详细描述和附加的权利要求中将更容易看出本发明的这些方面和 其它方面。
附图简要说明
通过以下的图片进一步说明了本发明， 其中 ：
图 1 是 SrO-TiO2 的相图 ；
图 2 是就这样喷涂的 SrTiO 和氧化钇稳定的氧化锆的显微照片 ；
图 3 是就这样喷涂的 SrTiO 和 NiCrAlY 的显微照片。
图 4 是就这样喷涂的 SrTiO 和 NiCr 的显微照片。
优选实施方式的详细说明
如本文包括实施例所使用的， 或者除非另外明白地指出， 所有的数字都可读作前 面加了 “约” ， 即使该词没有明白地显示。 同样， 本文引用的任何数字范围意图包括所有包含 在其中的亚范围。如本文所使用的， 术语 “聚合物” 指低聚物和均聚物及共聚物。
在一个方面， 本发明提供一种涂料组合物， 其包含氧化钛锶和陶瓷。 陶瓷以用作燃 气轮机环境中的热障涂料而闻名。如本文中使用的， 术语 “可磨损陶瓷” 是指与陶瓷组合的 SrTiO。
氧化钛锶包含 25-60 重量％的 Sr2TiO4 和 75-40 重量％的 Sr3Ti2O7， 可从新泽西州 的卡姆登市埃克斯舍姆公司 (Exotherm Corporation of Camden， NJ) 购买。如本文所使 用的， 相互交换使用的术语 “氧化钛锶” 和 “钛酸锶” 指这些氧化物的混合物， 以特定的通式 Sr2TiO4/Sr3Ti2O7 或更通用的通式 SrTiO 表示。在一种实施方式中， SrTiO 是包含两种氧化 物的混合晶体。同样， 在一种优选的实施方式中， 氧化钛锶包含 40-50 重量％的 Sr2TiO4 和 60-50 重量％的 Sr3Ti2O7。可从图 1 中显示的相图看出， 在本发明的涂料中使用的 Sr2TiO4/ Sr3Ti2O7 在广泛的温度范围内非常稳定。 因此， 本发明的可磨损陶瓷涂料和可磨损金属涂料 ( 如下文定义和进一步描述的 ) 可以同时用在压缩机和轮机的可磨损应用中。这与现有技 术涂料相反， 在现有技术涂料中， 在压缩机和轮机应用中使用不同的材料以便适应每一种 应用的不同的温度状况。
如本文中使用的， 术语 “陶瓷” 指无机的非金属材料。陶瓷通常是天然的晶体， 是在金属和非金属元素之间形成的化合物， 例如如铝和氧 ( 氧化铝 -Al2O3)、 钙和氧 ( 氧化 钙 -CaO) 以及硅和氮 ( 氮化硅 -Si3N4)。合适的陶瓷的例子包括铝和镁的氧化物， 诸如 Al2O3 和 MgO、 多铝红柱石 (Al6Si2O13)， 二氧化硅 (SiO2)， 二氧化锆 (ZrO2)， 碳化物， 诸如 Ti3SiC2、 碳 化硅和碳化钨， 以及氮化物， 诸如氮化硼 (BN) 和氮化硅 (Si3N4)。其它合适的陶瓷包括二氧 化钛、 全部或部分稳定的氧化锆、 多组分的氧化物， 包括钛酸盐、 硅酸盐、 磷酸盐、 尖晶石、 钙 TM 钛矿、 可加工的陶瓷 ( 比如康宁 Macor ) 和它们的组合。
在一种实施方式中， 陶瓷可以是稳定的氧化锆。形成稳定 ZrO2 粉末的方法是本领 域技术人员已知的。合适的方法包括常规的方法， 诸如喷雾干燥、 喷雾干燥和致密化、 喷雾 干燥和烧结、 以及熔融 / 粉碎技术。 可以用以下物质使氧化锆 (ZrO2) 完全或部分地稳定 ： 碱 土金属如铍、 镁、 钙、 锶、 钡、 镭的氧化物 ； 周期表中镧系稀土元素的氧化物， 所述镧系稀土元 素包括但不局限于铈、 铕、 钆、 镱和该系列中的其它元素 ； 以及周期表第 3-12 族中的过渡金 属， 诸如钛、 钇、 钽、 铼、 铟、 铌等。也可以使用这些氧化物的任何组合。在一种实施方式中， 用氧化钇稳定氧化锆。优选用约 4-25 重量％、 更优选约 6-10％、 最优选约 7-8％的氧化钇 稳定氧化锆。
通常， 可磨损的陶瓷涂料组合物包含以涂料组合物的重量为基准计， 5-75 重量％ 的钛酸锶和 25-95 重量％的陶瓷， 更一般地， 40-60％的 SrTiO 和 40-60％的陶瓷。
在一种实施方式中， 将本发明的涂料组合物制备成粉末。 在该实施方式中， 钛酸锶 具有 1-120 微米的粒度， 更一般地， 具有 20-75 微米的粒度。同样， 在该实施方式中， 陶瓷通 常具有 10-120 微米、 更一般地， 45-80 微米的粒度。 必须小心确保宿主陶瓷 (host ceramic) 的粒度与 SrTiO 的粒度不要相差太大， 以便提供所需的混合兼容性、 熔点和热传导性。
另一方面， 本发明的涂料组合物包含 SrTiO 和一种或多种金属和 / 或金属合金。 如本文中所使用的， 术语 “可磨损金属” 或 “可磨损金属涂层” 指与金属或金属合金组合的 SrTiO。 可磨损的金属涂层可以用于提供对在工作条件中遇到的氧化条件的耐受性， 或提高 热障涂料的粘着性。SrTiO 如同以上在可磨损陶瓷涂料的说明中所描述的。
在本发明的可磨损金属涂层中使用的合适的金属合金的例子是 MCrAlX 金属合金， 其中 M 是镍、 钴或铁 ( 单独地或组合的 )， Cr 是铬， Al 是铝， X 是镧、 铪、 锆、 钇、 钽、 铼或 硅。如果 X 是钇， 那么粘合涂层是指 MCrAlY 粘合涂层。MCrAlX 涂料是本领域熟知的， 任何 MCrAlX 金属合金都可以在本发明的粘合涂层中使用。 特定 MCrAlX 涂料的例子是， 如美国专 利第 3528861 和 3542530 号中所描述的 FeCrAlY ； 复合涂料， 其中在 MCrAlY 涂料沉积之前 将铬层施涂在基体上 ； 如美国专利第 3676085 号中描述的 CoCrAlY 覆盖涂料 ； 和如美国专 利第 3754903 号中描述的具有特别高的可延展性的 NiCoCrAlY 覆盖涂料。在一种实施方式 中， 组合物包含与 NiCoCrAlY 组合的 SrTiO。
其它合适的金属合金的例子包括 NiCr、 铝化镍或其它镍基合金、 铜基材料， 诸如旋 节铜。在一种实施方式中， 组合物包含与 NiCr 组合的 SrTiO。
可磨损金属组合物包含以涂料组合物的重量为基准计， 40-90 重量％的钛酸锶和 10-60 重量％的金属和 / 或金属合金。 更优选地， 可磨损金属组合物包含 70-80 重量％的钛 酸锶和 25-30 重量％的金属或金属合金。金属和 / 或金属合金的粒度通常在 1 至 125 微米 之间， 更通常地在 45-110 微米之间。 可磨损金属涂层可以施涂在基体上直至厚度在约 10 密 耳 (mil)(0.254 毫米 ) 和约 500 密耳 (12.7 毫米 ) 之间。较优地， 厚度在约 25 密耳 (0.635 毫米 ) 和约 50 密耳 (0.127 毫米 ) 之间。 本发明涂料的密度接近理论密度， 较优地是理论密度的约 90％以上， 接近理论密 度的 100％。有一点很重要， 允许在涂料中引入 3 至 10％孔隙率以便使研磨碎屑在研磨作 用中逃逸以便阻止材料在密封物 - 叶片界面处逐渐堆积， 这种堆积可以在后续材料焊接到 叶片尖端时造成可磨损涂料 “起皱纹 (plowing)” 或可磨损涂料 “崩花 (chunking out)” 。 多孔材料的理论密度是根据本领域熟知的方法测定的， 诸如水银孔隙率法。理论密度也可 以通过与已知密度的涂料或材料的标准显微照片作视觉比较分析来精确地估计。 涂料的孔 隙率可以容易地通过涂层截面的微观评估来测定。 可以通过调节热喷涂方法的喷涂参数来 设定涂料应用中所需的孔隙率水平， 可以对涂料应用中所需的孔隙率水平进行裁制以便得 到所需量的可磨损性以适应特定的应用， 诸如叶片尖端材料 ( 尖端硬化或没有硬化的 Ti 或 镍基超级合金 (super alloy 等 )。
在可磨损金属涂层或者粘合涂层的情况下， 如同可磨损陶瓷的情况一样， 可以直 接将本发明的涂料组合物施涂在基体上。本领域的技术人员将理解， 本发明的涂料组合物 可以按所需地单独使用或互相组合或与其它合适的粘合涂层和 / 或热障涂层组合使用。
本发明的涂料组合物通过机械混合 SrTiO 粉末和金属或陶瓷粉末来生产， 单种粉 末具有以上描述的粒度。
为了形成根据本发明的可磨损密封组件， 将上述粉末材料热喷涂到诸如压缩机机 壳或固定盘或轮机保护罩之类的基体上以便形成可磨损密封涂层。
热喷涂包括通过加热热软化或熔化可热熔化的金属组分材料的过程和将颗粒形 式的软化或熔化的材料喷射在待涂布的表面上的过程。加热的颗粒冲击该表面， 在那里它 们冷却并粘合在该表面上。常规的热喷涂枪可用于加热和喷射颗粒的目的。
热喷涂枪通常利用燃烧或等离子体或电弧来产生用于熔化粉末颗粒的热量。 在粉 末型燃烧热喷涂枪中， 夹带和运输粉末的载气通常是惰性气体， 诸如氩气。 在等离子体喷涂 枪中， 主等离子体气体通常是氩气或氮气。 氢气和氦气通常被加入到主等离子体气体中， 载 气通常与主等离子体气体相同。也可以使用其它的热喷涂方法。在美国专利第 5049450 号
中对热喷涂进行了很好的概述。
合适的热喷涂技术包括但不局限于， 在自然大气中的等离子体火焰喷涂法 (APS) ； 在诸如惰性气体的受控气氛中的等离子体喷雾， 称为可控气氛等离子体喷涂法 (CAPS) ； 在 部分或完全真空中的等离子体喷雾， 称为真空等离子体喷涂法 (VPS)。 燃烧热喷涂法包括常 规的燃烧火焰喷涂法、 高速氧燃料 (HVOF) 喷涂法和高速氧空气 (oxy air) 喷涂法 (HVAF)。 其它热喷雾法包括电弧热喷涂法。优选的方法是等离子体喷涂法， 该方法使用氩气或氮气 之类的惰性气氛， 并且使用氢气或氦气之类的辅助气体， 以提高等离子体气体的焓。 。
喷涂可以作用于任何表面或基体上， 诸如碳钢、 不锈钢、 铝和铝合金、 铜和铜合金、 镍和镍合金、 钴合金、 钛和钛合金。 尽管基体材料一般包含金属， 可以使用其它材料， 包括比 如塑料、 氧化物陶瓷和纤维增强复合材料。一般对该表面进行清洁和打毛以便实现涂料的 粘合。在金属基体的情况下， 可以通过喷钢砂处理来实现表面打毛。将基体表面预热至约 250-350℃以便除去表面任何的水汽、 油等， 为了更好地配合下序的热喷涂处理， 建议使用 热输入。然而， 因为涂料和基体的导热系数的原因， 基体加热过度会造成不匹配， 导致热应 力和接下来的涂层脱离的问题。
本领域的技术人员会理解等离子体喷涂参数 ( 可以变化以便调节可磨损涂料的 密度 ) 包括粉末流速和等离子体流。较低的粉末流速和较高的等离子体流将导致更高密度 的密封物， 因为粉末颗粒被加热到较高的温度。 当沉积在用于燃气轮机环境中的基体上时， 本发明的涂料组合物将提供可在极高 温度的环境中存在的可磨损涂层， 诸如其中温度范围最高达 950℃的压缩机中， 或温度最高 达到 1200-1300℃的轮机中。通常， SrTiO 和陶瓷涂料提供优良的性质， 诸如在最高 1300℃ 温度下的抗腐蚀性和低热传导性， 而具有 SrTiO 和金属和 / 或金属合金的涂料将提供最高 至 950℃温度下的优良性质。 本发明的涂料由于具有低热传导性、 抗腐蚀性和结构稳定性而 有助于保护轮机的金属部分。
另一方面， 本发明的涂料组合物可以通过静电吸引和 / 或使用粘合剂将颗粒粘附 在一起的方式而聚集。聚集的颗粒有时是运输、 储存和加工 ( 包括热喷涂 ) 混合材料所需 要的， 以便防止沉淀和不希望出现的分离。而且， 所需的粒度可以通过聚集作用来获得， 该 聚集作用将亚微米至微米尺寸的粉末聚集。
如本文所使用的， 术语 “粘合剂” 指任何使陶瓷和金属粉末聚集的物质。标准的粘 合剂是本领域已知的， 包括比如漆、 水性粘合剂和溶剂型粘合剂。特定有机粘合剂的例子 包括但不局限于乙烯基聚合物， 诸如聚乙烯基和乙烯基共聚物， 比如聚氯乙烯、 聚乙酸乙烯 酯、 聚乙烯醇、 聚乙烯醇缩甲醛、 聚乙烯醇缩丁醛、 聚氟乙烯、 聚偏二氯乙烯、 聚偏二氟乙烯。 还包括聚苯乙烯， 包括聚对甲基苯乙烯、 丁二烯 - 苯乙烯、 苯乙烯 - 丙烯氰和苯乙烯 - 马来 酸酐树脂。优选的是聚乙酸乙烯酯和聚乙烯醇。
本发明中使用的粘合剂不进入喷涂涂层中， 因为它们在热喷涂过程中被烧尽。因 此， 本发明中使用的粘合剂不是如同那个术语在本领域中被称为的 “短效” 材料， 它们用于 产生孔隙率。
可以通过使用标准喷雾干燥技术来使本发明的组合物聚集。通常， 将粘合剂加入 溶剂中的颗粒混合物中。对于陶瓷 + 陶瓷或陶瓷 + 金属混合物， 优选的粘合剂是 PVA( 聚乙 酸乙烯酯 ) 或 PVOH( 聚乙烯醇， 也叫作 PVA)， 溶剂是水。 可以将混合物喷雾干燥或在机械混
合水时蒸发水分。这样做可以除去溶剂、 水， 通过调节参数可以制得不同尺寸的聚集物。
或者， 按如下步骤完成聚集作用。按所需比率混合 SrTiO 和陶瓷或金属粉末并置 于一混合器中， 诸如配备有真空源以及在混料罐 (mixing bowl) 周围的加热夹套的霍巴特 (Hobart) 混合器。将一定量称重的有机粘合剂 ( 通常是混合粉末的 2-7％ ) 溶解在合适的 液体溶剂中 ( 通常是水、 醇、 石脑油或其它合适的溶剂， 具体取决于粘合剂 )， 制得含约 10％ 至 40％溶解的有机物的溶液， 并通过标准方法将其加入 SrTiO/ 陶瓷或金属混合物中， 获得 湿的混合物。加热该湿混合物， 伴随连续的搅拌对该混合物抽真空。在 150-350℃之间的 温度下持续加热足够的时间以便除去溶剂， 通常是 130 分钟至一个半小时。然后使该物质 冷却， 同时继续搅拌。可以将热源 ( 蒸汽或加热油 ) 替换为冷溶液以便帮助冷却。约 1 至 2 小时后， 当温度在 40 至 80℃之间时， 可以将该物质注入干燥 / 固化盘， 放置在烘箱中以便 使粘合剂固化。通常在 100 至 150℃固化 4 至 8 小时。通过造粒机使制得的复合物解聚， 筛 选至合适的粒度以便满足热喷涂的需要， 通常是 20 至 150 微米。
另一方面， 可以通过使用芯丝 (cored wire) 来应用本发明的涂料。芯丝通常是填 充了金属或陶瓷粉末的细金属管。这种技术可以在芯丝中引入金属、 陶瓷或其它粉末以进 行热喷涂或焊接应用。塑料也可以用作粘合剂以包含金属或陶瓷粉末。然后如本领域已知 的， 将含有粉末的塑料作为芯丝挤出， 用燃烧型喷枪中的热喷涂、 电弧喷涂或作为常规电弧 等离子体喷枪中的填料进行加工。在一种实施方式中， SrTiO 和陶瓷和 / 或金属粉末与塑 料粘合剂混合并挤出。SrTiO 也可以单独和塑料粘合剂一起使用。 在一种实施方式中， SrTiO 和陶瓷或金属 / 金属合金的粒子可以用于填充铝管。 将 该管型锻成所需的尺寸， 制得的芯丝用作热喷涂法中的填料。
在另一种实施方式中， 将 SrTiO 粉末装入 NiCr、 MCrAlY 或其它镍或钴合金的金属 管中 ； 或者， 将 SrTiO 粉末和陶瓷或金属粉末混合并装入金属管中。 在一种优选的实施方式 中， 将 SrTiO+ 金属粉末放置在镍 - 合金带上， 用常规的锟轧成形技术使该带形成管子。粉 末是该芯丝的芯。多家公司经营这类制造。然后芯丝用燃烧型喷枪中的热喷涂、 电弧喷涂 或作为常规电弧等离子体喷枪中的填料进行加工。 这种芯丝的优点是能使用范围扩大的各 种热喷涂设备来应用可磨损填料以及使用芯丝代替粉末。如本文所使用的， 术语 “芯丝” 指 用于包含本发明的粉末组合物的金属、 金属合金和塑料芯丝。
实施例
以下的实施例意图说明本发明， 无论如何不应该认为它们对本发明有所限制。
实施例 1
SrTiO 和氧化钇稳定的氧化锆组合物按 7％ -75％ SrTiO 和剩余量为部分稳定的 氧化钇氧化锆的比率混合。在球磨机上或 V 混合器 ( 这些机器可从多种来源获得 ) 中的容 器中将粉末混合 20 分钟， 然后使用等离子喷涂技术将其沉积在基体上 (1018 合金钢或 316 不锈钢 )， 以下表 1 中叙述了等离子喷涂的参数。在可磨损装置 (abradable rig) 中测试 样品。使用几种叶片相互作用参数。叶片是高速钢， 0.125 英寸宽， 位于 8 英寸的轮子上， 轮子以 4000、 6000 和 8000 RPM 的转速旋转， 每一种 RPM 设定的相互作用速率是 1 密耳 / 秒 (0.001 英寸 / 秒 ) 和 10 密耳 / 秒 (0.010 英寸 / 秒 )。每一种混合物的硬度、 粘合强度和 其它性质显示在以下表 2 中。图 2、 3 和 4 是就这样喷涂的组合物的显微照片。
表1
SrTiO+ZY-7 喷涂参数表
注释 ： 通过改变辅气调节电压 表2 组合物 50％ SrTiO+50％ ZrY-7 热膨胀系数 11.3ppm 热导率 4.6W/(m° K)* 表面硬度 Rc 25-359CN 101914317 A说明书5.8W/(m° K)* 6.1W/(m° K)* Rc 35-45 Rc 32-458/9 页50％ SrTiO+25％ MCrAlY 50％ SrTiO+25％ NiCr
*13.8ppm 14.6ppm在 900 度
热导率测试
用 ASTM C1113 “热丝测试法 (Hot wire test)” 来测定热导率。 使用 ASTM C117 “保 护热平板法 (Guarded Hot Plate)” 检验几种样品的结果。
热膨胀系数 (CTE)
根据 ASTM E-228 热膨胀分析 (TDA) 从室温至操作温度或至 1000℃测定热膨胀系 数。
硬度测试
通 过 使 用 具 有 金 刚 石 压 头 的 表 面 硬 度 计 来 测 定 硬 度。 用 生 产 商 洛 克 维 尔 (Rockwell) 提供的表将这些硬度换算为体相 (bulk) 硬度值。该表可从包括网络的几种来 源获得， 称为 “当量硬度换算表” 。
测试使用 HR 15N 规格的 “N” 金刚石圆锥压头， 它具有 3kgf 的次负荷和 13kgf 的 主负荷， 总负荷为 15kgf。
实施例 2
SrTiO 和 MCrAlY 或 NiCr 组合物按 5％ -50％ MCrAlY 和剩余量为 SrTiO 的比率混 合。在球磨机上或 V 混合器中的容器中将粉末混合 20 分钟。然后使用等离子体喷涂技术 将其沉积在低碳钢 (1018 合金钢或 316 不锈钢 ) 基体上， 以下表 2 中叙述了等离子体喷涂 的参数。在可磨损装置中测试样品。使用几种叶片相互作用参数。叶片是高速钢 (0.125 英寸宽 )， 位于 8 英寸的轮子上， 轮子以 4000、 6000 和 8000 RPM 的转速旋转， 每一种 RPM 设 定的相互作用速率是 1 密耳 / 秒 (0.001 英寸 / 秒 ) 和 10 密耳 / 秒 (0.010 英寸 / 秒 )。每 一种混合物的硬度、 粘合强度和其它性质显示在以上表 2 中。
表3
SrTiO+MCrAlY 喷涂参数表
这些参数也可以用于 75％ SrTiO+25％ NiCr 机械混合物。
然而， 为了说明的目的， 以上已经描述了本发明的特定实施方式， 对于本领域的技 术人员来说， 显然， 在不脱离附加的权利要求所定义的本发明的情况下， 可以对本发明的细 节作多种变化。