无铬渗铝硅组合物、料浆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了无铬渗铝硅组合物、料浆及其制备方法和应用。该无铬渗铝硅组合物不含六价铬，以Al2O3粉末作为填充剂，可以在高温渗铝硅过程中起到均匀分散Al

【技术实现步骤摘要】
无铬渗铝硅组合物、料浆及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属防腐蚀
，具体涉及无铬渗铝硅组合物、料浆及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在现代燃气涡轮发动机中，叶片、燃烧室外壳等部件通常是由镍合金制成，镍基高温合金是最常用来制造燃气轮机部件的材料。涡轮在高温特性下运行，镍基合金部件需要长时间在较高的温度强度中使用。这些部件通常位于涡轮的“热区”。由于这些组件在严酷的环境中运行，因此对它们有特殊的设计要求。涡轮发动机的高温零件不仅要承受热循环和机械负荷，还要受到燃油燃烧产生的硫酸盐等腐蚀性颗粒的侵蚀。零件表面的氧化和腐蚀都会导致金属损耗以及叶片厚度损失，表面金属的损失会迅速导致各自零部件上应力的增加，从而导致发动机零部件失效。因此，需要在这些零部件表面进行涂覆，以保护它们不因氧化而降解。同时期望通过利用表面处理技术，提高高温合金的性能以达到更高的工作温度。
[0003]扩散铝涂层是保护镍基合金涡轮发动机硬件表面不受氧化和腐蚀的常用方法。相关技术中，对于制备扩散铝涂层而言，固体渗铝工艺和液体(料浆)渗铝工艺是最为成熟且应用最广的工艺。在高温氧化环境中，渗铝涂层在基体表面生成一层致密的氧化铝膜，从而阻止外界的腐蚀介质与基体进一步发生反应，能够有效保护基体免受外界腐蚀。但固体渗铝工艺需要使用大量的粉末，易产生粉尘危害，操作条件恶劣，加热过程中活化剂分解还会排放出大量毒性气体，给操作人员的身体健康和周围环境带来严重威胁。同时固体渗铝存在不能局部渗铝、渗层均匀性难以控制的缺点。比较而言，料浆法操作条件有所改善，可以使用刷涂、蘸涂或喷涂方法，将料浆沉积于工件表面，然后低温烘干固化，在真空或惰性气氛中加热保温一定时间即可，料浆法可以实现局部渗铝。水基料浆，通常是以磷酸水溶液为基础，加入铬酐(CrO3)或者铬酸盐钝化铝粉表面，抑制金属铝的氧化，从而减缓水溶液与铝粉之间发生的不良反应。但其体系稳定性依赖于钝化剂的存在，而六价铬被认为是一种致癌物质，对环境具有持久的危害性。而不加铬酐或者铬酸盐的水基料浆，铝粉与溶液有时会在几个小时(甚至几分钟)的时间内相互反应，还可能产生气体，如氢气。这类料浆必须配制后立刻使用，难以长时间储存，商业化价值低。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了无铬渗铝硅组合物、料浆及其制备方法和应用，该无铬渗铝硅组合物不含六价铬，以Al2O3粉末作为填充剂，可以在高温渗铝硅过程中起到均匀分散Al
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Si合金粉的作用，可以防止Al
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Si合金粉熔融、烧结在一起，有利于渗铝硅进程和渗层均匀。
[0005]本专利技术还提供了上述无铬渗铝硅组合物的制备方法。
[0006]本专利技术还提供了一种无铬渗铝硅料浆。
[0007]本专利技术还提供了上述无铬渗铝硅料浆的制备方法。
[0008]本专利技术还提供了上述无铬渗铝硅组合物或料浆在涡轮发动机、叶片和燃烧室外壳制备与修复中的应用。
[0009]本专利技术还提供了由上述无铬渗铝硅组合物或料浆制备的防腐蚀涂层。
[0010]本专利技术的第一方面提供了无铬渗铝硅组合物，包括以下组分：Al2O3粉末、催渗剂和Al
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Si合金粉。
[0011]本专利技术的无铬渗铝硅组合物，至少具有以下有益效果：
[0012]本专利技术的无铬渗铝硅组合物中，Al2O3粉末主要用作填充剂，它可以在高温渗铝硅过程中起到均匀分散Al
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Si合金粉的作用，防止Al
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Si合金粉熔融、烧结在一起。未烧结在一起的均匀分散的Al
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Si合金粉能够保持高的比表面积和活性，即高温渗铝硅过程中粉末比熔融、烧结在一起的状态与催渗剂作用的活性，有利于渗铝硅的进程和渗层均匀。同时，Al2O3粉末不与金属基如镍基表面作用，渗铝硅后也容易去除。
[0013]本专利技术的无铬渗铝硅组合物中，催渗剂的作用主要是促使Al
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Si合金粉产生活性Al、Si原子，并促使活性Al、Si原子向被渗基体内部扩散。
[0014]本专利技术中Al
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Si合金粉用作供Al、Si源，相比单独的铝粉、硅粉在溶剂中分散后，难以按比例均匀分散，而合金粉整体存在溶剂中，即使料浆在使用前再分散，也能确保扩散成分的均匀性，提高渗层耐磨性、抗腐蚀等性能。
[0015]填充剂需要化学性质不活泼，熔点高，高温下不与镍基合金作用，Al2O3粉末为适宜的填充剂。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述Al2O3粉末、催渗剂和Al
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Si合金粉的质量比为(8～12)：(1～3)：(15～20)。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述催渗剂包括氟化锂、氟化铵、氯化铵、氟化铝和氯化铝中的至少一种。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述催渗剂为氟化锂。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，Al
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Si合金粉中，硅的质量百分含量为10％～12％。Al
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Si合金粉为主要是渗铝源，硅含量高，渗铝会减少，渗层硅含量偏高或者偏低，都会影响最终铝涂层的性能，铝硅比保持在此比例，以保证渗层硅含量在合适范围
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，Al
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Si合金粉中，硅的质量百分含量为11％。
[0021]本专利技术的第二方面提供了制备上述无铬渗铝硅组合物的方法，将所述Al2O3粉末、催渗剂和Al
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Si合金粉混匀。
[0022]本专利技术的无铬渗铝硅组合物的制备方法，至少具有以下有益效果：
[0023]本专利技术的无铬渗铝硅组合物的制备方法，制备过程不复杂，没有严苛的制备条件，设备要求低，容易投入生产和工业化推广。
[0024]本专利技术的第三方面提供了无铬渗铝硅料浆，包括增稠剂、溶剂以及上述的无铬渗铝硅料浆。
[0025]本专利技术的无铬渗铝硅料浆，至少具有以下有益效果：
[0026]本专利技术的无铬渗铝硅料浆，Al2O3粉末主要用作填充剂，它可以在高温渗铝硅过程中起到均匀分散Al
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Si合金粉的作用，防止Al
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Si合金粉熔融、烧结在一起。未烧结在一起的均匀分散的Al
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Si合金粉能够保持高的比表面积和活性，有利于渗铝硅的进程和渗层均匀。
同时，Al2O3粉末不与金属基如镍基表面作用，渗铝硅后也容易去除。
[0027]常规的粉末渗剂，用量会比料浆大很多倍，并且无法均匀涂覆在基材表面，由于粉末渗剂一般采用包埋法，对于结构特殊的基材，无法采用包埋法，必须采用料浆涂覆。而常规的水基料浆，由于铝粉容易和水作用，需要配置后立即使用，或者额外使用钝化剂(一般含有铬)来延长储存期限，而本专利技术的料浆，可以长期储存，并且容易涂覆，环境友好。
[0028]本专利技术的无铬渗铝硅料浆，催渗剂的作用主要是促使Al
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无铬渗铝硅组合物，其特征在于，包括以下组分：Al2O3粉末、催渗剂和Al
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Si合金粉。2.根据权利要求1所述的无铬渗铝硅组合物，其特征在于，所述Al2O3粉末、催渗剂和Al
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Si合金粉的质量比为(8～12)：(1～3)：(15～20)。3.根据权利要求1或2所述的无铬渗铝硅组合物，其特征在于，所述催渗剂包括氟化锂、氟化铵、氯化铵、氟化铝和氯化铝中的至少一种。4.制备如权利要求1至3任一项所述的无铬渗铝硅组合物的方法，其特征在于，将所述Al2O3粉末、催渗剂和Al
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Si合金粉混匀。5.无铬渗铝硅料浆，其特征在于，包括增稠剂、溶剂以及如权利要求1至3任一项所述的无铬渗铝硅料浆。6.根据权利要求5所述的无铬渗铝硅料浆，其特征在于，包括以下质量百分比计的组分：Al2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：何振，李景，赵致远，
申请(专利权)人：湖南兴弘新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：