[發(fā)明專利]金屬葉片及處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610176522.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN107227977B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李長(zhǎng)鵬;段瑞春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): F01D5/12
• 分類號(hào): F01D5/12;F01D25/18;F04C29/00;F04C29/02;C25D11/04;C25D11/26;C25D11/30
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 李慧

本發(fā)明公開了一種金屬葉片及相應(yīng)的對(duì)金屬葉片的處理方法，包括：對(duì)金屬葉片進(jìn)行微弧氧化；對(duì)所述金屬葉片施加固體潤(rùn)滑劑，其中所述金屬葉片上的微弧氧化層的微孔作為所述固體潤(rùn)滑劑的承載體。所述處理后的金屬葉片具有微弧氧化層；所述微弧氧化層具有固體潤(rùn)滑劑，其中所述微弧氧化層的微孔作為所述固體潤(rùn)滑劑的承載體。利用本發(fā)明，以較低的成本實(shí)現(xiàn)金屬葉片的較高的抗微動(dòng)磨損性能，所述金屬葉片具有較高的抗微動(dòng)磨損的性能，且制備成本較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)設(shè)備制造領(lǐng)域，特別是涉及一種金屬葉片及處理方法。

背景技術(shù)

與不銹鋼相比，鈦合金，例如TC4和Ti-6Al-4V，具有優(yōu)異的耐腐蝕性和強(qiáng)度重量比。因此，鈦合金已被廣泛用于汽輪機(jī)和壓縮機(jī)葉片，特別是用于限制離心應(yīng)力的大尺寸的葉片。

盡管鈦合金具有優(yōu)異的化學(xué)和物理機(jī)械性能，但是其通常硬度低，耐磨性較差。尤其是，如圖1所示為金屬葉片和微動(dòng)系統(tǒng)之間的微動(dòng)磨損的示意圖，當(dāng)鈦合金應(yīng)用在渦輪葉片上時(shí)，在金屬葉片101和輪盤102之間存在接觸運(yùn)動(dòng)。負(fù)載下的接觸表面103的磨損和材料轉(zhuǎn)移以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將導(dǎo)致所謂的微動(dòng)磨損。該微動(dòng)磨損會(huì)影響葉片接觸表面103的疲勞強(qiáng)度并會(huì)導(dǎo)致小疲勞裂紋，即微動(dòng)裂紋。這種微動(dòng)裂紋的擴(kuò)散最終將導(dǎo)致葉片故障。

微動(dòng)磨損導(dǎo)致的微動(dòng)疲勞損傷是渦輪葉片的一種常見故障，鈦合金制成的葉片(簡(jiǎn)稱為鈦葉片)更是如此。目前業(yè)界已經(jīng)提出了多種解決方案，以保護(hù)鈦合金葉片遠(yuǎn)離微動(dòng)磨損導(dǎo)致的故障。

一種典型的現(xiàn)有技術(shù)是：通過(guò)電鍍或熱噴涂的方式，在所述接觸表面103上增加硬質(zhì)陶瓷的涂層。然而，所述硬質(zhì)陶瓷通常非常易碎的，而且與鈦葉片具有相對(duì)低的粘合力，這會(huì)導(dǎo)致硬質(zhì)陶瓷涂層容易產(chǎn)生裂紋，甚至從鈦葉片剝離。

另一種現(xiàn)有技術(shù)是：通過(guò)熱噴涂方式在所述接觸表面上噴涂上較軟和粗糙的銅鎳銦(CuNiIn)材料，作為滑動(dòng)潤(rùn)滑劑薄層固定。但是這種保護(hù)涂層的局限是較低的最高工作溫度和使用壽命。另外，CuNiIn材料的主要成分銦是一種稀土元素，供應(yīng)量少、成本高，這也是一個(gè)主要問(wèn)題。目前研究人員正在尋找替代CuNiIn涂層的微動(dòng)磨損的解決方案。

再有，鈦金屬表面氧化可以生成一層硬質(zhì)的鈦氧化層，這種鈦氧化層已用于對(duì)鈦葉片的防腐蝕保護(hù)。然而，傳統(tǒng)的陽(yáng)極氧化產(chǎn)生的氧化層通常很薄(幾個(gè)或幾十微米)很脆，與基體金屬結(jié)合力比較弱，不適用于微動(dòng)磨損的長(zhǎng)時(shí)間保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施方式提出一種金屬葉片的處理方法，從而以較低的成本實(shí)現(xiàn)金屬葉片的較高的抗微動(dòng)磨損性能。

本發(fā)明實(shí)施方式提出一種金屬葉片，可以具有較高的抗微動(dòng)磨損的性能，且制備成本較低。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述：

一種金屬葉片的處理方法，包括：

對(duì)金屬葉片進(jìn)行微弧氧化；

對(duì)所述金屬葉片施加固體潤(rùn)滑劑，其中所述金屬葉片上的微弧氧化層的微孔作為所述固體潤(rùn)滑劑的承載體。

在本發(fā)明所述處理方法的一種優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)所述金屬葉片施加固體潤(rùn)滑劑的步驟包括：在所述對(duì)金屬葉片的微弧氧化的過(guò)程中，在微弧氧化的電解液中直接添加固體潤(rùn)滑劑。

在本發(fā)明所述處理方法的一種優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)所述金屬葉片施加固體潤(rùn)滑劑的步驟包括：對(duì)所述金屬葉片進(jìn)行微弧氧化后，向所述金屬葉片的微弧氧化層噴涂固體潤(rùn)滑劑。

在本發(fā)明所述處理方法的一種優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)金屬葉片進(jìn)行微弧氧化的步驟包括：對(duì)所述金屬葉片與輪盤接觸的葉根部分進(jìn)行微弧氧化。

在本發(fā)明所述處理方法的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述金屬葉片包括：鈦合金葉片、或鋁合金葉片、或鎂合金葉片。