[發明專利]改變金屬表面的方法

有效

• 申請號: 201610697725.X
• 申請日: 2016-08-22
• 公開（公告）號: CN106467968B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: L.C.迪亞爾;W.T.卡特;M.F.X.小吉利奧蒂
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C23C30/00
• 分類號: C23C30/00;C23C28/02;C23F17/00
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周李軍;黃希貴<國際申請>=<國際公布>

通過以下改變制品(100)的表面(204)：首先，將富鎳區域(202)布置在基材(101)的表面(204)處，然后，使所述富鎳區域(202)富集鋁以形成鋁化區域，和最終去除所述鋁化區域的至少一部分以形成基材(101)的加工表面。在該材料去除后，表面(204)的粗糙度從相對高的初始粗糙度值減小至相對低的加工粗糙度值。在一些實施方案中，所述加工粗糙度小于初始粗糙度的約95%。此外，本文所述的步驟序列可重復一次或多次以實現基材(101)表面粗糙度的進一步減小。

背景

本公開總體上涉及制造制品的方法；更特別地，本公開涉及減小制品表面粗糙度的方法，例如但不限于通過增材制造過程形成的金屬制品。

依賴于增加材料以逐個部分(例如逐層)地“構造”部件的方法通常經受過高水平的表面粗糙度，這可部分地歸因于例如通過熔化(或部分熔化)和固化粉末原料形成的表面的不完全平整。噴霧形成和熱噴涂為用于形成涂層或獨立制品的兩種這樣的過程。所謂的“增材制造”方法為這種過程的進一步實例，且這些方法特別受工業界關注，由于它們制造復雜三維部件的潛力，相對于常規金屬制造過程例如鑄造和鍛造，其具有降低的成本和增加的生產量。術語“增材制造”由the American Society for Testing and Materials（美國材料與試驗協會）定義為“接合材料以由三維模型數據制造物體的過程，通常是以逐層方式，與減材制造方法相反，例如傳統的機械加工和鑄造”。這種方法已證明能制造具有復雜特征的部件，包括例如促進流體流動的內部通道，例如用于冷卻或液體輸送。

在外表面或內部通道壁上的高表面粗糙度可具有阻礙部件功能的效果，其中，例如，流體流動在部件加工中起作用。例如，渦輪翼面部件例如葉片和葉輪通常規定某些外表面的粗糙度上限以保持氣流的空氣動力學在設計參數內。此外，促進液體流動的部件通常需要具有流動通道，例如內部流動通道，其中通道壁表面粗糙度低于規定限度以促進高效流動和減小通道被碎片污損。最后，過高的表面粗糙度還可降低制品的機械性能；例如，相對于具有較光滑表面的那些部件，高的表面粗糙度可在一些應用中促進疲勞裂紋引發，降低部件的壽。

鑒于高表面粗糙度的潛在有害影響，需要減小部件的表面粗糙度的方法，例如通過增材制造方法制造的部件，其中表面粗糙度問題是普遍的。

簡述

提供本發明的實施方案用以滿足該需要和其它需要。一個實施方案為改變制品表面的方法。所述方法包含至少以下步驟：將富鎳區域布置在基材表面處，其中所述基材在所述布置步驟之前具有初始組成，其中所述表面具有初始粗糙度，和其中所述富鎳區域具有比所述基材的初始組成更高的鎳濃度；熱處理所述基材以形成在基材內的擴散區；使所述富鎳區域的至少一部分富集鋁以形成鋁化區域；和去除所述鋁化區域的至少一部分以形成所述基材的加工表面。在所述去除步驟之后，所述加工表面具有小于初始粗糙度的加工表面粗糙度。

另一個實施方案為減小表面粗糙度的方法。所述方法包含至少以下步驟：將富鎳區域布置在基材表面處，所述富鎳區域具有比所述基材的初始組成更高的鎳濃度，其中所述表面具有初始粗糙度，其中所述初始表面粗糙度為至少約200微英寸的算術平均粗糙度(R_a)；熱處理所述基材以形成在基材內的擴散區；使所述富鎳區域的至少一部分富集鋁以形成鋁化區域；和去除所述鋁化區域的至少一部分以形成所述基材的加工表面。在去除步驟之后，所述表面具有小于初始粗糙度的加工粗糙度。

本發明包括以下方面：

方面1. 改變制品(100)的表面(204)的方法，所述方法包含：

將富鎳區域(202)布置在基材(101)的表面(204)處，其中所述基材(101)在所述布置步驟之前具有初始組成，其中所述表面(204)具有初始粗糙度，和其中所述富鎳區域(202)具有比所述基材(101)的初始組成更高的鎳濃度；

熱處理所述基材(101)以形成在基材(101)內的擴散區；

使所述富鎳區域(202)的至少一部分富集鋁以形成鋁化區域；和