[發明專利]一種熱障涂層的去除裝置及方法

在審

• 申請號: 201811054198.6
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109161911A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 彭徽;趙飛龍;李樹索;宮聲凱;徐惠彬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C23G3/00
• 分類號: C23G3/00;C23G1/14;C23G5/00
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 程連貞;陳磊

本發明公開了一種熱障涂層的去除裝置，包括：反應釜，其包括耐壓釜體和設置于所述耐壓釜體上方的端蓋；設置于所述耐壓釜體的內部的坩堝，所述坩堝中容納有堿液；設置于所述坩堝的下方和所述耐壓釜體的底部內壁之間的加熱線圈；用于對所述耐壓釜體和所述坩堝內進行增壓及泄壓的氮氣壓縮機；以及用于增壓氮氣的儲存和回收的氮氣儲罐。本發明還公開了一種去除熱障涂層的去除方法，其不僅可以將熱障涂層的陶瓷面層徹底去除，而且對渦輪葉片基底和金屬粘結底層無損傷，且具有較高的涂層去除效率。

技術領域

本申請涉及一種涂層的去除裝置，具體地，涉及一種渦輪葉片的熱障涂層陶瓷面層的去除裝置及方法。

背景技術

熱障涂層主要采用電子束物理氣相沉積技術(EB-PVD)和大氣等離子噴涂(APS)涂覆在先進航空發動機、船舶燃氣輪機以及發電機葉片表面以提高葉片的使用溫度、抗腐蝕性能、延長使用壽命。熱障涂層一般由抗氧化腐蝕性能良好的PtAl或MCrAlY(M＝Ni、Co或Ni+Co)金屬粘結底層和導熱系數低的Y₂O₃部分穩定ZrO₂(YSZ)陶瓷面層組成。

由于高溫合金的冶金缺陷、熱障涂層厚度的偏差等原因導致涂覆的熱障涂層產生局部剝落失效等缺陷、質量不合格等問題，需除去原有涂層重新涂覆。另一方面，隨著發動機進口溫度的提高，更加惡劣的服役環境，由于高溫高速燃氣、高腐蝕性、高交變載荷、冷熱循環沖擊等物理化學作用導致熱障涂層鼓包、剝落失效的概率大大增加，為節約成本，也需除去原有的熱障涂層進行重新涂覆。

熱障涂層的壽命往往低于高溫合金基體的壽命，涂層失效后高溫合金基體仍可使用。而渦輪葉片基體材料昂貴、結構復雜、加工成本高，制造周期長，工藝復雜困難、零件合格率低。因此必須對熱障涂層剝落失效的葉片進行涂層去除，重新涂覆，從而使葉片能夠重新投入使用，以降低生產制造成本。

目前熱障涂層陶瓷面層的去除方法主要有物理方法(噴砂法，高壓水法)，化學方法(氟化氫離子清洗，苛性堿堿爆法)和物理-化學方法(壓力釜堿性溶液化學去除法)。噴砂法所需設備簡單、成本低，但去除涂層厚度不易控制，且易對高溫合金基體和金屬粘結底層造成損傷；高壓水法所需設備昂貴，且容易對渦輪葉片產生損傷；氟化氫(HF)離子清洗所需設備昂貴、易對基體造成損傷、同時使用HF安全性較差，對環境的危害也較大；堿爆法易產生堿液飛濺或爆炸，操作安全性差。

發明內容

為了至少部分的解決上述已有技術存在的不足，本發明提供了一種渦輪葉片熱障涂層陶瓷面層的去除裝置及方法，其不僅可以將陶瓷面層徹底去除，而且對渦輪葉片基底和金屬粘結底層無損傷，且具有較高的涂層去除效率。

根據本發明的一方面，提供一種熱障涂層的去除裝置，包括：反應釜，其包括耐壓釜體和設置于所述耐壓釜體上方的端蓋；設置于所述耐壓釜體的內部的坩堝，所述坩堝中容納有堿液；設置于所述坩堝的下方和所述耐壓釜體的底部內壁之間的加熱線圈；用于對所述耐壓釜體和所述坩堝內進行增壓及泄壓的氮氣壓縮機；以及用于增壓氮氣的儲存和回收的氮氣儲罐。

在一些實施方式中，所述去除裝置還可以包括：用于監測所述耐壓釜體內壓力的第一壓力傳感器、用于監測所述坩堝內壓力的第二壓力傳感器、用于監測所述氮氣儲罐內氣體的壓力的第三壓力傳感器，以及用于測量所述坩堝內的堿液的溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器的測溫端置于所述堿液中，其中，所述耐壓釜體具有第一進出氣管路，所述坩堝具有第二進出氣管路，所述第一進出氣管路和所述第二進出氣管路上分別設置有第一氣體流量調節器和第二氣體流量調節器，所述端蓋的上方設置有泄壓閥，所述加熱線圈下方設置有隔熱裝置。

在一些實施方式中，可以對所述耐壓釜體和所述坩堝內進行第一次加壓至1-2Mpa之間；之后，可以對所述耐壓釜體和所述坩堝內進行第二次加壓至30-35Mpa之間。

在一些實施方式中，還可以包括冷凝裝置，其設置于所述坩堝的第二進出氣管路上以及所述反應釜的外部。