[發(fā)明專利]一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210271145.6
• 申請(qǐng)日: 2012-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102796982A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁福河;王璐;張凡云;穆坤桐;張玉忱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C23C4/12
• 分類號(hào): C23C4/12;C23C4/18;C23C4/02;C23C4/06
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運(yùn)萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱噴涂涂層質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法。

背景技術(shù)

鎳基定向凝固合金高渦葉片原采用電弧鍍NiCrAlY涂層進(jìn)行防護(hù)，該涂層在葉片生產(chǎn)及工作過(guò)程中易出現(xiàn)涂層脫落現(xiàn)象，且涂層的服役壽命短，不是全壽命涂層，因此需要對(duì)涂層到壽的葉片進(jìn)行涂層去除和重新涂鍍處理，發(fā)動(dòng)機(jī)翻修和涂層生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法，無(wú)需對(duì)葉片進(jìn)行到壽涂層的返修，可大大降低發(fā)動(dòng)機(jī)翻修和涂層生產(chǎn)的成本。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按以下工藝步驟進(jìn)行：

（1）前處理工藝：首先對(duì)葉片進(jìn)行濕吹砂處理，然后將進(jìn)行濕吹砂處理后的葉片進(jìn)行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進(jìn)行干燥和外觀檢查，稱重；

（2）采用陰極電弧鍍方法對(duì)前處理后的葉片進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍：首先對(duì)葉片進(jìn)行離子清理，具體的工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)＜5.32×10^-2Pa，電弧電流450～650A，電壓250V，電弧鍍時(shí)間2～6min；然后進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)＜5.32×10^-2Pa，電弧電流450～600A，電壓30～50V，電弧鍍時(shí)間35～45min；

（3）對(duì)涂鍍后的葉片進(jìn)行稱量，并進(jìn)行外觀檢查；

（4）對(duì)涂鍍后的葉片進(jìn)行真空熱處理：首先將真空加熱爐預(yù)熱到200℃，真空度設(shè)置為＜0.2Pa，然后在2～4h內(nèi)將真空加熱爐溫度升至850～890℃，并保溫30～35h，得到沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層；

（5）對(duì)真空熱處理后的葉片進(jìn)行涂層濕吹砂處理后，得到最終產(chǎn)品；

所述的定向凝固合金為DZ22；

所述的步驟（1）中的濕吹砂采用白剛玉砂，其粒度為140～325目，風(fēng)壓0.2～0.4MPa,水壓＞2kg/cm²，吹砂距離120～380mm；

所述的步驟（4）中沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層厚度為20～40μm；

所述的步驟（5）中的涂層濕吹砂處理采用白剛玉砂，其粒度為120～270目，風(fēng)壓0.12～0.4MPa，水壓＞2kg/cm²，吹砂距離100～300mm，吹砂時(shí)間30～150s。

與現(xiàn)用技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)及其有益效果是：

1.在真空條件下對(duì)沉積涂層的合金葉片進(jìn)行真空熱處理。優(yōu)選真空熱處理熱擴(kuò)散溫度、真空度、保溫時(shí)間、升降溫速度等工藝參數(shù)需要充分考慮熱處理對(duì)定向凝固鎳基合金組織和性能的影響，因此需要結(jié)合定向凝固合金的最佳熱處理制度指定涂層的真空熱擴(kuò)散工藝。通過(guò)上述參數(shù)優(yōu)選得到具有符合涂層技術(shù)要求的高溫抗腐蝕能力和高結(jié)合強(qiáng)度的AlSiY涂層，同時(shí)避免定向凝固合金在涂層擴(kuò)散處理過(guò)程中發(fā)生再結(jié)晶。

2.在熱擴(kuò)散處理前涂層成分基本相同，其中Si的含量為3%左右，Y的含量在1～1.9%范圍內(nèi)。熱擴(kuò)散后的AlSiY涂層主要為NiAl相。對(duì)AlSiY涂層試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，沒(méi)有明顯的涂層剝落現(xiàn)象，說(shuō)明AlSiY涂層和其它滲鋁擴(kuò)散涂層一樣，結(jié)合強(qiáng)度非常高，在工作狀態(tài)下葉片合金經(jīng)受彎曲變形和熱沖擊時(shí)不容易發(fā)生涂層剝落。

3.本發(fā)明的AlSiY涂層使用壽命在900h以上，可以將NiCrAlY包覆涂層的使用壽命至少延長(zhǎng)二倍以上，達(dá)到全壽命葉片涂層的使用要求，按照年產(chǎn)量20臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算，涂鍍AlSiY涂層比NiCrAlY涂層每年節(jié)約葉片涂層生產(chǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本至少245萬(wàn)；

4.本發(fā)明方法制備的涂層的性能優(yōu)異、質(zhì)量可靠穩(wěn)定，不僅可以在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)上使用，而且可以很容易推廣至民用燃?xì)廨啓C(jī)等渦輪葉片上使用，延長(zhǎng)其使用壽命，同時(shí)有著顯著的社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明AlSiY涂層對(duì)DZ22合金在1100℃條件下的等溫氧化動(dòng)力學(xué)的影響示意圖；

圖2為未涂鍍AlSiY涂層的DZ22合金在燃?xì)鉄岣g100小時(shí)后的截面形貌；

圖3為涂鍍AlSiY涂層的DZ22合金在未采用濕吹砂工藝處理?xiàng)l件下在燃?xì)鉄岣g100小時(shí)后的截面形貌；

圖4為涂鍍AlSiY涂層的DZ22合金在采用濕吹砂工藝處理?xiàng)l件下在燃?xì)鉄岣g100小時(shí)后的截面形貌。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述的實(shí)施例：

下述實(shí)施例采用的設(shè)備型號(hào)為：