一种钴铝共渗试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于材料技术领域的一种钴铝共渗试验装置，其主要由高温合金圆筒、高温合金多孔筛和高温合金托盘组成，其中高温合金圆筒主要起到支撑和调节涡轮叶片和渗剂粉末高度的作用，实现渗不同渗层深度的钴铝涂层的目的，高温合金多孔筛即起到排出内部空气的目的，又能起到支撑工件的作用，而高温合金托盘由于高度变化，实现了随时产生的高温粉末液滴向低液位处流动的特性，实现了涡轮叶片定向沉积的目的，最大限度的隔绝空气，起到了粉末气体隔绝空气中氧的目的，通过此模具实现了渗层厚度的自由调节和排出外来氧气的干扰，解决了真空炉真空度不够的问题，得到了满足试验要求的渗钴铝涂层。铝涂层。铝涂层。

【技术实现步骤摘要】
一种钴铝共渗试验装置


[0001]本专利技术涉及的是一种钴铝共渗试验装置，具体地说是通过此装置实现了渗剂粉末定向流动的目的，最大限度的起到隔绝空气的作用，为低真空炉实现高质量渗钴铝工艺成为可能。

技术介绍

[0002]镍基合金被广泛的应用于制造燃气轮基后端部零件，但是由于进些年人们对燃气轮机效率的一再追求，温度的不断提升，镍基合金的服役环境受到很大的挑战，即使采用了热障涂层技术、单晶叶片技术和内部气道冷却技术等也无法避免叶片内部热氧化和热腐蚀现象的出现，这些热氧化和热腐蚀现象严重影响涡轮叶片的使用寿命，急需一种渗层技术对空心叶片的内表面进行防护，现有的渗层工艺主要包括包埋法、包外粉末法和化学气相沉积法等，其中包埋法发展较早，也是一项较成熟的技术，只是在沉积空心叶片时容易形成夹垢堵塞气道，化学气相沉积法是现行最好的沉积方法，可以通过调节气体的通量，实现对涂层厚度的精确调节，但是生产成本较高，一次只能生产几个叶片，并且前期准备和后期清炉时间都较长，对于外来污染非常敏感，生产效率不高，包外粉末法是在包埋法渗铝工艺的基础上发展起来的工艺，即避免烧结过程中形成的夹垢堵塞空心叶片的气道，又能起到渗铝涂层的目的。
[0003]由于化学气相沉积设备生产效率不高，为了提高生产效率，希望通过井式炉替代化学气相沉积设备，实现涡轮叶片钴铝共渗涂层的制备，但是现有井式炉由于真空度不够，生产的涡轮叶片无涂层或者涂层不完整，为了解决现有设备真空度不够的问题，我们结合以往的渗铝工艺，专利技术一种包外渗钴铝涂层装置，用于涡轮叶片井式炉钴铝共渗的试验，希望通过此装置解决现有井式炉真空度不够的问题，无法沉积完整涂层的现象，制备出满足涡轮叶片要求的渗钴铝涂层，实现涡轮叶片渗钴铝涂层的批量生产。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种钴铝共渗试验装置，利用粉末自重和渗剂粉末熔化液滴向低海拔处流动的特性，实现了定位沉积的效果，最大限度的阻止外界气体进入，实现了隔绝空气中氧气的作用，其主要组成包括：外部高温合金制管壁、高温合金制多孔筛和高温合金制托盘等材料。
[0005]一种钴铝共渗试验装置，包括高温合金圆筒、高温合金多孔筛和高温合金托盘；所述高温合金圆筒起到支撑和调节涡轮叶片和渗剂粉末高度的作用，高温合金多孔筛和高温合金托盘设置在高温合金圆筒内；所述高温合金多孔筛起到排出内部空气和支撑涡轮叶片的作用，所述高温合金托盘起到支撑渗剂粉末的作用。
[0006]1、由于高温合金托盘高度变化，实现了随时产生的高温渗剂粉末液滴向低液位处流动的特性，实现了涡轮叶片定向沉积的目的，最大限度的隔绝空气，起到了渗剂粉末气体隔绝空气中氧的目的，通过此装置能得到满足试验要求的渗钴铝涂层。
[0007]2、所述高温合金多孔筛和高温合金托盘的高度可以自由调整，实现沉积不同厚度涂层的目的。
[0008]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0009]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，进行包外钴铝共渗试验，结果表明采用此模具能很好的起到隔绝空气的目的，提高渗钴铝层厚度和完整性，实现了涡轮叶片渗钴铝涂层的批量生产。
[0010]具体是通过渗剂粉末产生的卤化物气体，起到隔绝空气中氧气的作用，同时保证内部产生的气体可以顺利排出，保证装置内部的空气可以随炉抽真空，快速排出，不在高温合金筒内滞留。实现渗件高度和多层渗剂粉末位置的自由调节。通过渗剂粉末高温液滴自重和流动特性，实现定位沉积的效果和隔绝空气的目的。
[0011]本专利技术的优点在于通过渗剂粉末高温液滴自重和流动特性，实现定位隔绝空气和排出内部空气的目的，同时高温合金筛可以实现自由调节的特性，通过此装置可以实现渗层深度自由调节和渗层质量的提高。
附图说明
[0012]图1是本专利技术的结构示意图；其中1为高温合金圆筒、2为高温合金多孔筛、3为高温合金托盘；
[0013]图2是本专利技术的尺寸图；
[0014]图3是未采用渗钴铝装置的试样扫描电镜图；
[0015]图4是采用渗钴铝装置的试样扫描电镜线扫图。
具体实施方式
[0016]下面结合本专利技术实例1中的附图和具体实施过程进行详细、清楚的描述。
[0017]本专利技术属于材料
的一种钴铝共渗试验装置，其主要由高温合金圆筒、高温合金多孔筛和高温合金托盘等组成，其中高温合金圆筒主要起到支撑和调节涡轮叶片和渗剂粉末高度的作用，实现渗不同渗层深度的钴铝涂层的目的，高温合金多孔筛即起到排出内部空气的目的，又能起到支撑工件的作用，而高温合金托盘由于高度变化，实现了随时产生的高温粉末液滴向低液位处流动的特性，实现了涡轮叶片定向沉积的目的，最大限度的隔绝空气，起到了粉末气体隔绝空气中氧的目的，通过此装置实现了渗层厚度的自由调节和排出外来氧气的干扰，解决了真空炉真空度不够的问题，得到了满足试验要求的渗钴铝涂层。
[0018]具体实施方式是按以下步骤进行的：
[0019]步骤一、对涡轮叶片钴铝共渗专用模具和渗剂粉末进行高温烘干，通过图1
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2可知，其主要包括：高温合金圆筒、高温合金多孔筛和高温合金托盘等组件，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，而托盘深度的不同变化，实现了高温渗剂粉末液滴的自由流动作用，起到定位沉积的效果，保证随时产生的液滴，随时定位蒸发的效果。
[0020]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。AlFe中Al的含量不允许低于60％，Al2O3粉末主要起到防止夹垢固结的产生，对于包外钴铝共渗试验可以适当减少Al2O3粉末的含量，每次沉积需要重新添加10％左右的混合粉末，其含量配备通过HSC chemical软件进行计算，得到最优配比，进行钴铝共渗试验。
[0021]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。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。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴铝共渗试验装置，其特征在于，包括高温合金圆筒、高温合金多孔筛和高温合金托盘；所述高温合金圆筒起到支撑和调节涡轮叶片和渗剂粉末高度的作用，高温合金多孔筛和高温合金托盘设置在高温合金圆筒内；所述高温合金多孔筛起到排出内部空气和支撑涡轮叶片的作用，所述高温合金托盘起到支撑渗剂粉末的作用。2.根据权利要求1所述的钴铝共渗试验装置，其特征在于，由于高温...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄大勇，任大为，李洋，张建，冯翔，李航，张淼，刘杰，潘佳丰，
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：