[發明專利]無鉻滲鋁硅組合物、料漿及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110920976.0
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113774319A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 何振;李景;趙致遠
• 申請（專利權）人: 湖南興弘新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C10/52
• 分類號: C23C10/52
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 馬俊

本發明提供了無鉻滲鋁硅組合物、料漿及其制備方法和應用。該無鉻滲鋁硅組合物不含六價鉻，以Al₂O₃粉末作為填充劑，可以在高溫滲鋁硅過程中起到均勻分散Al?Si合金粉的作用，可以防止Al?Si合金粉熔融、燒結在一起，有利于滲鋁硅進程和滲層均勻。常規的粉末滲劑，用量會比料漿大很多倍，并且無法均勻涂覆在基材表面，由于粉末滲劑一般采用包埋法，對于結構特殊的基材，無法采用包埋法，必須采用料漿涂覆。而常規的水基料漿，由于鋁粉容易和水作用，需要配置后立即使用，或者額外使用通常含有鉻的鈍化劑來延長儲存期限，而本發明的料漿，可以長期儲存，并且容易涂覆，環境友好。

技術領域

本發明屬于金屬防腐蝕技術領域，具體涉及無鉻滲鋁硅組合物、料漿及其制備方法和應用。

背景技術

在現代燃氣渦輪發動機中，葉片、燃燒室外殼等部件通常是由鎳合金制成，鎳基高溫合金是最常用來制造燃氣輪機部件的材料。渦輪在高溫特性下運行，鎳基合金部件需要長時間在較高的溫度強度中使用。這些部件通常位于渦輪的“熱區”。由于這些組件在嚴酷的環境中運行，因此對它們有特殊的設計要求。渦輪發動機的高溫零件不僅要承受熱循環和機械負荷，還要受到燃油燃燒產生的硫酸鹽等腐蝕性顆粒的侵蝕。零件表面的氧化和腐蝕都會導致金屬損耗以及葉片厚度損失，表面金屬的損失會迅速導致各自零部件上應力的增加，從而導致發動機零部件失效。因此，需要在這些零部件表面進行涂覆，以保護它們不因氧化而降解。同時期望通過利用表面處理技術，提高高溫合金的性能以達到更高的工作溫度。

擴散鋁涂層是保護鎳基合金渦輪發動機硬件表面不受氧化和腐蝕的常用方法。相關技術中，對于制備擴散鋁涂層而言，固體滲鋁工藝和液體(料漿)滲鋁工藝是最為成熟且應用最廣的工藝。在高溫氧化環境中，滲鋁涂層在基體表面生成一層致密的氧化鋁膜，從而阻止外界的腐蝕介質與基體進一步發生反應，能夠有效保護基體免受外界腐蝕。但固體滲鋁工藝需要使用大量的粉末，易產生粉塵危害，操作條件惡劣，加熱過程中活化劑分解還會排放出大量毒性氣體，給操作人員的身體健康和周圍環境帶來嚴重威脅。同時固體滲鋁存在不能局部滲鋁、滲層均勻性難以控制的缺點。比較而言，料漿法操作條件有所改善，可以使用刷涂、蘸涂或噴涂方法，將料漿沉積于工件表面，然后低溫烘干固化，在真空或惰性氣氛中加熱保溫一定時間即可，料漿法可以實現局部滲鋁。水基料漿，通常是以磷酸水溶液為基礎，加入鉻酐(CrO₃)或者鉻酸鹽鈍化鋁粉表面，抑制金屬鋁的氧化，從而減緩水溶液與鋁粉之間發生的不良反應。但其體系穩定性依賴于鈍化劑的存在，而六價鉻被認為是一種致癌物質，對環境具有持久的危害性。而不加鉻酐或者鉻酸鹽的水基料漿，鋁粉與溶液有時會在幾個小時(甚至幾分鐘)的時間內相互反應，還可能產生氣體，如氫氣。這類料漿必須配制后立刻使用，難以長時間儲存，商業化價值低。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的上述技術問題之一。為此，本發明提供了無鉻滲鋁硅組合物、料漿及其制備方法和應用，該無鉻滲鋁硅組合物不含六價鉻，以Al₂O₃粉末作為填充劑，可以在高溫滲鋁硅過程中起到均勻分散Al-Si合金粉的作用，可以防止Al-Si合金粉熔融、燒結在一起，有利于滲鋁硅進程和滲層均勻。

本發明還提供了上述無鉻滲鋁硅組合物的制備方法。

本發明還提供了一種無鉻滲鋁硅料漿。

本發明還提供了上述無鉻滲鋁硅料漿的制備方法。

本發明還提供了上述無鉻滲鋁硅組合物或料漿在渦輪發動機、葉片和燃燒室外殼制備與修復中的應用。

本發明還提供了由上述無鉻滲鋁硅組合物或料漿制備的防腐蝕涂層。

本發明的第一方面提供了無鉻滲鋁硅組合物，包括以下組分：Al₂O₃粉末、催滲劑和Al-Si合金粉。

本發明的無鉻滲鋁硅組合物，至少具有以下有益效果：