[發明專利]滲鋁防護用陶瓷漿料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110019374.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112853350A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 韓幫強;張星宇;張國云;亢杰
• 申請（專利權）人: 成都航宇超合金技術有限公司
• 主分類號: C23C26/00
• 分類號: C23C26/00;B22F1/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 張小麗

本發明屬于化學熱處理領域，具體的涉及滲鋁防護用陶瓷漿料及其制備方法和應用。本發明所要解決的技術問題是提供滲鋁防護用陶瓷漿料及其制備方法和應用，該滲鋁防護用陶瓷漿料燒結后形成穩固不脫落的滲鋁防護層，且遮護效果好，不與基體反應。本發明的滲鋁防護用陶瓷漿料包括以下組分：氧化鋯、粘結劑和金屬；其中，氧化鋯、粘結劑與金屬的質量比為0.8～3∶0.5～1.5∶0.8～1.5。該滲鋁防護用陶瓷漿料通過將氧化鋯粉末、粘結劑、金屬粉末混合后涂覆在渦輪葉片榫頭上，用于滲鋁溫度為600～1100℃的固體粉末滲鋁時的防護。

技術領域

本發明屬于化學熱處理領域，具體的涉及滲鋁防護用陶瓷漿料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著現代航空工業的發展，對航空發動機渦輪葉片工作的溫度要求也越來越高。為滿足高溫、高轉速、高壓、高壽命、高穩定性的使用需求，航空發動機渦輪葉片廣泛采取滲鋁處理。經過滲鋁處理的零件表面，在高溫空氣循環氧化后，形成均勻致密的Al₂O₃氧化膜，能夠有效阻止氧向葉片基體擴散，防止葉片進一步氧化失效。

固體粉末滲鋁是一種將零件包覆在粉末狀滲鋁劑中加熱擴散，在零件表面形成滲鋁層的方法，固體粉末滲鋁能在復雜外形零件上形成高質量且均勻的滲鋁層，且固體粉末滲鋁工藝簡單，成本低，被各大航空制造企業廣泛采用。

然而航空發動機渦輪葉片的榫頭是承受高應力的部位，榫齒一旦滲鋁后會帶來敏感性缺口，容易產生裂紋導致服役失效，因此榫頭部位通常不允許滲鋁，在滲鋁處理時就需要對榫頭部位進行防滲。如果采用余量保護的方法，在葉片毛坯狀態滲鋁然后進行榫頭加工，葉身滲層容易碰傷，合格率低，因此國內仍普遍采用先加工榫頭后滲鋁的方法。

合格的榫頭防護方法必須要滿足以下幾個條件：1、滲鋁防護有效果；2、容易清理，不能在榫頭表面殘留防護材料；3、不能污染榫頭的基體材料；4、不能污染滲鋁劑。

目前，固體粉末滲鋁時，渦輪葉片榫頭的防護方法主要有：1、采用單一陶瓷粉末配制成涂料，涂覆在榫頭部位進行防護。該方法雖然可行，但是要達到有效的防滲效果必須涂覆十多層，操作繁復且成本較高。2、使用高溫合金保護套或陶瓷保護套進行防護。采用保護套夾持榫頭，操作簡單，但是因保護套需要反復加熱，易產生變形、尺寸超差、熱應力等問題，密封性很難長時間保證，損耗較大且有漏滲風險。其次，保護套體積較大，會嚴重影響滲鋁時零件的裝爐量，經濟性差。

專利CN107267912A公開了一種滲鋁防護涂料及其制備方法和應用，該防護涂料主要由金屬鎳、氧化鋯和粘結劑配制而成，金屬鎳、氧化鋯與粘結劑的體積比為0.7～1.3∶0.7～1.3∶2。所述粘結劑為乙烯基漆；所述金屬鎳、氧化鋯均為粉末狀。該防護涂料的制備方法，包括以下步驟：將所述金屬鎳與氧化鋯制作為粉末狀，將所述粘結劑與氧化鋯粉末按比例混合均勻，然后加入金屬鎳粉末并攪拌，即可得到所述滲鋁防護陶瓷漿料。制得的防護涂料，在渦輪葉片榫頭的滲鋁防護中應用。該防護涂料用漆來做粘結劑使得操作繁瑣，烘干時間長，毒性大，配料中漆的體積成份占比多，燒結過后可以清理，但是對基體表面會造成比較嚴重的氧化，比如零件表面發黃發黑。且通過該滲鋁防護陶瓷漿料做出來的渦輪葉片零件會增加工序，比如需要拋光，使得生產效率降低，成本增加。

發明內容

本發明提供了滲鋁防護用陶瓷漿料及其制備方法和應用，該滲鋁防護用陶瓷漿料燒結后形成穩固不脫落的滲鋁防護層，滲鋁過程中遮護效果好，不與基體反應。

本發明所要解決的第一個技術問題是提供滲鋁防護用陶瓷漿料，包括以下組分：氧化鋯、粘結劑和金屬；其中，氧化鋯、粘結劑與金屬的質量比為0.8～3∶0.5～1.5∶0.8～1.5；所述粘結劑由丙酮溶解聚乙烯乙酸酯而成，所述丙酮與聚乙烯乙酸酯質量比為13～18：2～5。所述氧化鋯和金屬均為粉末狀。

進一步地，所述氧化鋯、粘結劑與金屬的質量比為2.5∶1∶1。

進一步地，20mL的丙酮溶解3g聚乙烯乙酸酯。