金属叶片及处理方法技术

本发明专利技术公开了一种金属叶片及相应的对金属叶片的处理方法，包括：对金属叶片进行微弧氧化；对所述金属叶片施加固体润滑剂，其中所述金属叶片上的微弧氧化层的微孔作为所述固体润滑剂的承载体。所述处理后的金属叶片具有微弧氧化层；所述微弧氧化层具有固体润滑剂，其中所述微弧氧化层的微孔作为所述固体润滑剂的承载体。利用本发明专利技术，以较低的成本实现金属叶片的较高的抗微动磨损性能，所述金属叶片具有较高的抗微动磨损的性能，且制备成本较低。

Metal blade and treatment method

The invention discloses a method for processing and metal blade, metal blade corresponding include: micro arc oxidation on metal blade; applying solid lubricant to the metal blade, wherein the metal microporous coatings on the blade carrier as the solid lubricant. The treated metal blade has a micro arc oxidation layer, the micro arc oxidation layer has a solid lubricant, wherein the micro pores of the micro arc oxidation layer are used as the carrier of the solid lubricant. With the invention, the higher fretting resistance of the metal blade is achieved at a lower cost, and the metal blade has higher fretting wear resistance, and the preparation cost is lower.

【技术实现步骤摘要】
金属叶片及处理方法
本专利技术涉及工业设备制造领域，特别是涉及一种金属叶片及处理方法。
技术介绍
与不锈钢相比，钛合金，例如TC4和Ti-6Al-4V，具有优异的耐腐蚀性和强度重量比。因此，钛合金已被广泛用于汽轮机和压缩机叶片，特别是用于限制离心应力的大尺寸的叶片。尽管钛合金具有优异的化学和物理机械性能，但是其通常硬度低，耐磨性较差。尤其是，如图1所示为金属叶片和微动系统之间的微动磨损的示意图，当钛合金应用在涡轮叶片上时，在金属叶片101和轮盘102之间存在接触运动。负载下的接触表面103的磨损和材料转移以及相对运动，将导致所谓的微动磨损。该微动磨损会影响叶片接触表面103的疲劳强度并会导致小疲劳裂纹，即微动裂纹。这种微动裂纹的扩散最终将导致叶片故障。微动磨损导致的微动疲劳损伤是涡轮叶片的一种常见故障，钛合金制成的叶片(简称为钛叶片)更是如此。目前业界已经提出了多种解决方案，以保护钛合金叶片远离微动磨损导致的故障。一种典型的现有技术是：通过电镀或热喷涂的方式，在所述接触表面103上增加硬质陶瓷的涂层。然而，所述硬质陶瓷通常非常易碎的，而且与钛叶片具有相对低的粘合力，这会导致硬质陶瓷涂层容易产生裂纹，甚至从钛叶片剥离。另一种现有技术是：通过热喷涂方式在所述接触表面上喷涂上较软和粗糙的铜镍铟(CuNiIn)材料，作为滑动润滑剂薄层固定。但是这种保护涂层的局限是较低的最高工作温度和使用寿命。另外，CuNiIn材料的主要成分铟是一种稀土元素，供应量少、成本高，这也是一个主要问题。目前研究人员正在寻找替代CuNiIn涂层的微动磨损的解决方案。再有，钛金属表面氧化可以生成一层硬质的钛氧化层，这种钛氧化层已用于对钛叶片的防腐蚀保护。然而，传统的阳极氧化产生的氧化层通常很薄(几个或几十微米)很脆，与基体金属结合力比较弱，不适用于微动磨损的长时间保护。
技术实现思路
本专利技术实施方式提出一种金属叶片的处理方法，从而以较低的成本实现金属叶片的较高的抗微动磨损性能。本专利技术实施方式提出一种金属叶片，可以具有较高的抗微动磨损的性能，且制备成本较低。本专利技术的技术方案如下所述：一种金属叶片的处理方法，包括：对金属叶片进行微弧氧化；对所述金属叶片施加固体润滑剂，其中所述金属叶片上的微弧氧化层的微孔作为所述固体润滑剂的承载体。在本专利技术所述处理方法的一种优选实施例中，对所述金属叶片施加固体润滑剂的步骤包括：在所述对金属叶片的微弧氧化的过程中，在微弧氧化的电解液中直接添加固体润滑剂。在本专利技术所述处理方法的一种优选实施例中，对所述金属叶片施加固体润滑剂的步骤包括：对所述金属叶片进行微弧氧化后，向所述金属叶片的微弧氧化层喷涂固体润滑剂。在本专利技术所述处理方法的一种优选实施例中，对金属叶片进行微弧氧化的步骤包括：对所述金属叶片与轮盘接触的叶根部分进行微弧氧化。在本专利技术所述处理方法的一种优选实施例中，所述金属叶片包括：钛合金叶片、或铝合金叶片、或镁合金叶片。在本专利技术所述处理方法的一种优选实施例中，所述固体润滑剂包括：石墨、或氮化硼、或二硫化钼、或氟化钙。一种金属叶片，所述金属叶片具有微弧氧化层；所述微弧氧化层具有固体润滑剂，其中所述微弧氧化层的微孔作为所述固体润滑剂的承载体。在本专利技术所述金属叶片的一种优选实施例中，所述金属叶片的与轮盘接触的叶根部分具有所述微弧氧化层。在本专利技术所述金属叶片的一种优选实施例中，所述金属叶片包括：钛合金叶片、或铝合金叶片、或镁合金。在本专利技术所述金属叶片的一种优选实施例中，所述固体润滑剂包括：石墨、或氮化硼、或二硫化钼、或氟化钙。从上述技术方案可以看出，在本专利技术实施方式中，采用了微弧氧化工艺对金属叶片进行了微弧氧化，将微弧氧化成作为抗微动磨损的保护层，相比现有技术CuNiIn材料层，本专利技术可以用简单的设备制备，生产成本更加低廉；而且，由于微弧氧化层与金属叶片之间的结合属于冶金结合，从而具有很高的粘附力，对金属叶片具有良好的粘结性能，相比现有技术的硬质陶瓷涂层更加牢固且韧性好，抗微动磨损的性能更强；同时，所述微弧氧化层具有多孔结构，其中的微孔可用于承载附加的固体润滑剂，从而可以提高磨损寿命，因为所述固体润滑剂可以不断地从微弧氧化层的微孔中出来，不断起到润滑作用。本专利技术所述的金属叶片，不但可以适用于钛合金叶片，也可以适用于铝合金叶片，所述金属叶片尤其可应用于汽轮机、压缩机、燃气轮机的叶片中。附图说明图1所示为金属叶片和微动系统之间的微动磨损的示意图；图2为本专利技术所述金属叶片的处理方法的一种实施流程图；图3为微弧氧化生产设备的示意图；图4为传统的阳极氧化和微弧氧化生成的氧化层的表面和横截面的对比示意图。其中，附图标记如下：具体实施方式为了使本专利技术的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本专利技术，并不用于限定本专利技术的保护范围。在本专利技术实施方式中，提出了一种金属叶片的处理方法。图2为本专利技术所述金属叶片的处理方法的一种实施流程图，参见图2，该金属叶片的处理方法的一种实施例主要包括：201、对金属叶片进行微弧氧化。202、对所述金属叶片施加固体润滑剂，其中所述金属叶片上的微弧氧化层的微孔作为所述固体润滑剂的承载体。经过本专利技术的处理，所述金属叶片具备了如下特征：所述金属叶片具有微弧氧化层；所述微弧氧化层具有固体润滑剂，其中所述微弧氧化层的微孔作为所述固体润滑剂的承载体。所述微弧氧化(MAO)是一种等离子体电解沉积技术，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。微弧氧化技术突破了传统的阳极氧化的电压限制，可以快速生成较厚的氧化层。图3为微弧氧化生产设备的示意图。参见图3，微弧氧化的生产过程相对简单，不会涉及昂贵和复杂的设备，相比现有技术CuNiIn材料层，本专利技术可以用简单的设备制备，生产成本更加低廉。其中涉及的设备包括多功能电源301、不锈钢槽302、搅拌器303、温度计304、冷却系统305，所述不锈钢槽302中具有电解液，金属叶片306放置在电解液中，由多功能电源301供电对所述金属叶片306进行微弧氧化。所述微弧氧化生成的氧化层的厚度可以通过微弧氧化的时间、电解液的浓度、以及对选定的电解液施加电压(高达2kV)的方式进行调整，在本专利技术的较佳实施例中，所述金属叶片的微弧氧化层的较佳厚度可以是100到500微米。所述微弧氧化生成的氧化层的硬度可以通过电解液的浓度、以及对选定的电解液施加电压的方式进行调整，所述微弧氧化层的硬度可以高达1000-4000维氏硬度(Hv)。由于所述金属叶片的微弧氧化层具有较佳的厚度和硬度，因此具备优秀的耐磨性，尤其是具备优秀的抗微动磨损性能。而且，不像其它现有的热喷涂陶瓷涂层，微弧氧化层由于微弧溶解，会与金属叶片的表面进行冶金结合，从而具有很高的粘附力，不易破损。如图4为传统的阳极氧化和微弧氧化生成的氧化层的表面和横截面的对比示意图。图4中左侧401为传统的阳极氧化生成的氧化层，上半部分411为该氧化层的表面，下半部分412为该氧化层的横截面。图4中右侧402为微弧氧化所生成的微弧氧化层，上半部分421为该微弧氧化层的表面，下半部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属叶片的处理方法，其特征在于，包括：对金属叶片进行微弧氧化；对所述金属叶片施加固体润滑剂，其中所述金属叶片上的微弧氧化层的微孔作为所述固体润滑剂的承载体。

【技术特征摘要】
1.一种金属叶片的处理方法，其特征在于，包括：对金属叶片进行微弧氧化；对所述金属叶片施加固体润滑剂，其中所述金属叶片上的微弧氧化层的微孔作为所述固体润滑剂的承载体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述金属叶片施加固体润滑剂的步骤包括：在所述对金属叶片的微弧氧化的过程中，在微弧氧化的电解液中直接添加固体润滑剂。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述金属叶片施加固体润滑剂的步骤包括：对所述金属叶片进行微弧氧化后，向所述金属叶片的微弧氧化层喷涂固体润滑剂。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述金属叶片进行微弧氧化的步骤包括：对所述金属叶片与轮盘接触的叶根部分进行微弧氧化。5.根据权利要求1至4任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长鹏，段瑞春，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE