一种涡轮叶片包外渗钴铝涂层制作方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种涡轮叶片包外渗钴铝涂层制作方法，包括如下步骤：对涡轮叶片包外渗钴铝模具和渗剂进行高温烘干；称量AlFe粉、NH4Cl、ICl、Ni

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮叶片包外渗钴铝涂层制作方法


[0001]本专利技术涉及的是一种包外渗钴铝模具，具体地说是包外渗钴铝涂层制作方法。

技术介绍

[0002]目前，在提高燃气轮机效率的同时，也给镍基合金叶片的使用带来严峻的挑战，尽管表面涂层技术、叶片冷却通道技术和单晶叶片技术被采用，降低了镍基合金的使用温度，但是其内部冷却通道还会长期处在高温氧化性和热腐蚀的环境中，在这种高温、高应力和高温腐蚀环境的共同作用下对涡轮叶片的使用寿命和蠕变性能有着严重的影响。为了提高镍基合金涡轮叶片的蠕变性能和使用寿命，降低涡轮叶片内腔的抗腐蚀能力，气相渗钴铝工艺被提出，气相渗钴铝工艺是在包埋法渗钴铝工艺的基础上发展来的工艺，即避免烧结过程中形成的夹垢堵塞空心叶片的气道，又能起到渗钴铝涂层的目的。
[0003]正是因为气相渗钴铝工业有这样的优点，能够沉积空心叶片，不至于堵塞叶片的气道，又能提高涡轮叶片空气内的抗氧化能力和抗腐蚀能力，提高涡轮叶片的使用寿命，越来越受到重视，但是航空和航天应用的零件对于渗钴铝层的要求特别严格，是普通电阻炉生产的渗钴铝工件无法满足的，需要高真空的真空炉来完成渗铝涂层实验，然而高真空的卧室真空炉又非常娇贵，用粉末包埋的方式渗铝很容易污染真空泵，导致设备污染或者损坏。使用破旧的真空炉又会由于真空度不够，导致空气的氧大量进入，首先与基体发生反应，阻止渗铝的进行。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供能实现渗钴铝渗层量产的一种涡轮叶片包外渗钴铝涂层制作方法。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]本专利技术一种涡轮叶片包外渗钴铝涂层制作方法，其特征是：
[0007](1)对涡轮叶片包外渗钴铝模具和渗剂进行高温烘干，包括高温合金圆筒、高温合金多孔筛和多孔陶瓷圆片；
[0008](2)称量AlFe粉、NH4Cl、ICl、Ni
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Y和Al2O3组成的混合粉末，将其放入热处理炉中进行活化处理，处理温度为150℃/2h，然后放入预热好的600℃高温炉中，随炉升温到950℃进行高温煅烧；
[0009](3)将涡轮叶片进行吹砂处理，吹砂工艺为120#+20min，将吹砂处理后的涡轮叶片，进行超声波清洗，清洗时间为2
‑
5min，用丙酮和酒精进行擦拭，装炉处理，抽真空30min，0.1MPa保压30min，进行Ar置换，压力回到0.02MPa时，停止氩气充入，继续抽真空，保持10min，重复置换3次，最后保持真空压力为8MPa；
[0010](4)打开风机，升高炉温到300℃，温度到达300℃后，关闭机械泵，充入氩气指
‑
0.06MPa，随炉升温到1000℃，保温4
‑
4.5h，随后冷却到580℃以下，放入渗罐架上，待反应温度下降到70℃以下，关闭风机，取出工件。
[0011]本专利技术还可以包括：
[0012]1、高温合金圆筒的筒壁实现对包外渗钴铝工件高度的自由调节，实现不同厚度的渗钴铝渗层，高温合金多孔筛实现支撑零件和气体流通用，使内部残存的氧气排出，保证渗剂产生的气体通过渗钴铝工件，实现包外渗钴铝的作用。
[0013]本专利技术的优势在于：本专利技术既起到隔绝空气中氧气的作用，又保证内部产生的气体快速排出，又能保证渗剂产生的高温气体排出过程中起到隔绝空气中氧气的作用。通过此方法可以实现增加渗层深度自由调节和提高渗层质量。
附图说明
[0014]图1为本专利技术模具的结构示意图；
[0015]图2为多孔陶瓷圆片图；
[0016]图3为包外渗钴铝模具的扫描电镜图；
[0017]图4为包外渗钴铝模具的扫描电镜线扫图；
[0018]图5为包外渗钴铝模具的扫描电镜面扫图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0020]结合图1
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5，本专利技术以AlFe粉、NH4Cl、ICl、Ni
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Y和Al2O3组成的混合粉末为研究对象，进行包外渗钴铝试验，结果表明采用此包外渗钴铝模具，能很好的提高渗钴铝层厚度和渗钴铝形貌，实现了30um的渗钴铝层。
[0021]步骤一、对涡轮叶片包外渗钴铝专用模具和渗剂进行高温烘干，通过图1
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2可知，其主要包括：高温合金圆筒、高温合金多孔筛和多孔陶瓷圆片等组件，如图1所示，其模具支撑组件主要是高温合金圆筒壁，通过其圆筒可以起到包外渗钴铝工件高度的自由调节，实现不同厚度的渗钴铝渗层，而高温合金筛起到支撑零件和气体流通的作用，即方便内部残存的氧气快速排出，又能保证渗剂产生的气体通过渗钴铝工件，实现包外渗钴铝的作用。
[0022]步骤二、称量AlFe粉、NH4Cl、ICl、Ni
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Y和Al2O3组成的混合粉末，将其放入热处理炉中进行活化处理，处理温度为150℃/2h，然后放入预热好的600℃高温炉中，随炉升温到950℃进行高温煅烧。
[0023]步骤三、试验处理前将涡轮叶片进行吹砂处理，吹砂工艺为120#+20min，将吹砂处理后的涡轮叶片，进行超声波清洗，清洗时间为2
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5min，最后用丙酮和酒精进行擦拭，装炉处理，抽真空30min，0.1MPa保压30min，进行Ar置换，压力回到0.02MPa时，停止氩气充入，继续抽真空，保持10min，重复置换3次，最后保持真空压力为8MPa。
[0024]步骤四、打开风机，升高炉温到300℃，温度到达300℃后，关闭机械泵，充入氩气指
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0.06MPa，随炉升温到1000℃，保温4
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4.5h，随后冷却到580℃以下，放入渗罐架上。待反应温度下降到70℃以下，关闭风机，取出工件。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮叶片包外渗钴铝涂层制作方法，其特征是：(1)对涡轮叶片包外渗钴铝模具和渗剂进行高温烘干，包括高温合金圆筒、高温合金多孔筛和多孔陶瓷圆片；(2)称量AlFe粉、NH4Cl、ICl、Ni
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Y和Al2O3组成的混合粉末，将其放入热处理炉中进行活化处理，处理温度为150℃/2h，然后放入预热好的600℃高温炉中，随炉升温到950℃进行高温煅烧；(3)将涡轮叶片进行吹砂处理，吹砂工艺为120#+20min，将吹砂处理后的涡轮叶片，进行超声波清洗，清洗时间为2
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5min，用丙酮和酒精进行擦拭，装炉处理，抽真空30min，0.1MPa保压30min，进行Ar置换，压力回到0.02MPa...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄大勇，任大为，李洋，张建，张艳青，冯翔，盖家萱，张淼，刘杰，
申请(专利权)人：中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：