[發明專利]一種單晶鑄造葉片表面塑性變形層化銑技術

有效

• 申請號: 201210304528.9
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102817034A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 冮冶;楊樹林;李晗曄;杜景源;劉志強
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: C23F1/04
• 分類號: C23F1/04;C30B33/10
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

技術領域

本發明涉及葉片表面處理技術領域，具體涉及一種單晶鑄造葉片表面塑性變形層化銑技術。

背景技術

單晶鑄造葉片制造技術是航空發動機研制中的關鍵技術之一。然而在單晶葉片鑄造過程中如果產生塑性變形層，將直接導致葉片性能下降甚至失效。一旦鑄造過程中形成了塑性變形層，將嚴重影響葉片的使用壽命，嚴重的甚至產生失效，因此去除單晶葉片鑄造過程中表面的變形層是單晶鑄造葉片制造中必須解決的技術難題。目前并沒有關于這方面的專利和文獻資料。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種單晶鑄造葉片表面塑性變形層化銑技術，防止單晶葉片再結晶的化銑工藝方法，使處理后的發動機葉片滿足設計要求，提高了發動機單晶鑄造葉片使用的可靠性。

實現本發明目的的技術方案是按如下步驟進行：

（1）對葉片進行表面處理：根據鑄造葉片表面污染情況，通常采用水洗方法去除葉片表面的多余污物，如有油漬采用常用的鋼件化學除油處理方法；

（2）為防止空心葉片內腔腐蝕，采用涂蠟或涂漆的方式對葉片局部進行絕緣保護處理；

（3）對葉片進行化銑處理：采用化銑液對葉片進行化銑處理，化銑溫度為30～40℃，化銑速度為2.0～4.5μm/min，化銑深度30～100μm；單位體積化銑液中的各組分組成為：150～250ml/l硝酸，80～130ml/l鹽酸，?80～130ml/l氫氟酸，150～250g/l三氯化鐵，40～60ml/l醋酸，0.3～1.0g/l十二烷基硫酸鈉，15～30g/l活性碳；

溫度對化銑過程有重要影響，對腐蝕速率的影響最大，由于化銑過程是一個放熱過程，隨著溫度的提高化銑反應速度急劇上升，所以當溫度達到一定高度后，如果裝載量又較大，瞬間就會使溫度急劇上升，出現難以控制的局面。因此最后確定化銑最佳溫度范圍是30～40℃；

（4）化銑處理后通過水洗去除葉片表面的化銑液，然后去除絕緣保護層后再用流動水進行徹底清洗；

（5）最后在除氫爐內對葉片進行除氫處理，除氫溫度200～250℃，除氫時間180～195min；

所述的步驟（2）中的涂蠟采用工作溫度＜50℃的蠟，由石蠟、黃蠟和松香按任意配比組成；

所述的步驟（2）中的涂蠟步驟是，首先將蠟加熱到60℃以上，待蠟完全熔化后，采用脫脂棉蘸蠟封堵葉片的小孔，然后再對葉片需要保護的部分進行涂蠟，最后去除多余的蠟；

所述的步驟（2）中的涂漆采用AC-850漆；

所述的步驟（2）中的涂漆步驟是，首先采用膠袋或膠布封堵葉片的小孔，采用脫脂棉蘸漆封堵葉片中較大的孔，然后對葉片需要保護的部分進行涂漆，在室溫下干燥后再進行第二遍涂漆，最后去除多余的漆；

所述的步驟（3）中的化銑處理，每一次單位體積化銑液處理葉片的面積為0.2dm²/l，化銑溫度是影響化銑腐蝕速度的主要因素，而影響溫度上升的主要原因就是每一次單位體積化銑液處理葉片的面積，由于化銑過程是一個放熱過程，當單位容積化銑處理面積較小時，產生的大部分熱量將會被化銑溶液自行對流、擴散消化掉，只能造成溫度小幅上升甚至不上升，但是當每一次單位體積化銑液處理葉片的面積較大時，由于產生的熱量難以通過化銑溶液消散，就會造成溫度大幅上升，并隨著化銑時間的延長聚集的熱量會越來越多，從而造成溫度急劇上升，嚴重的甚至造成化銑溶液沸騰，既影響化銑質量，又污染環境并傷害操作者，所以化銑處理面積越大溫度的控制難度越大，最終確定每一次單位體積化銑液處理葉片的面積為0.2?dm²/l；

所述的步驟（3）中的化銑處理，單位體積化銑液處理的葉片面積上限為2～3?dm²/l，在化銑過程中主要通過化銑腐蝕速率考核化銑溶液是否老化，確定當單位體積化銑液處理的葉片面積為2～3?dm²/l，化銑液報廢。

與現有技術相比，本發明的特點及其有益效果是：

1.單晶鑄造中的再結晶問題一直是制約單晶鑄造葉片研制的關鍵問題之一，本技術通過特種化學銑削技術去除葉片表面的塑性變形層達到了防止葉片產生再結晶的目的，滿足了設計要求，顯著提高了發動機葉片使用的可靠性；

2.對采用本發明方法進行化銑處理后的葉片通過進行熱處理，葉片表面沒有再結晶產生，表明本發明方法達到了防止葉片產生再結晶的目的。而且化銑處理后的葉片表面均勻、沒有缺陷以及選擇性腐蝕現象產生。

附圖說明

圖1為實施例1化銑深度30μm的葉片的橫斷面金相圖片；