CN101724809A - 一种高温防护涂层工艺方法 - Google Patents

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李辰辉
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一种高温防护涂层工艺方法，其特征在于：工艺流程为：配制粘结剂→配料浆→喷涂→固化→真空炉加热；其中粘结剂成分及质量配比为：水：700～900g，三氧化铬：60～90g，氧化镁：70～90g，磷酸：270～400g；粘结剂配制工艺流程为：在水中加入磷酸→加入氧化镁并充分溶解→加入三氧化铬；其中加入氧化镁并充分溶解步骤为采用少量多次加入的原则，先少量加入等溶液变清后，再次加入；本发明，改变了传统的工艺流程，改善了涂层性能；可以应用于在恶劣环境长时间工作的零部件，特别适合于燃气轮机。

Description

一种高温防护涂层工艺方法
技术领域
本发明涉及化学涂层防护与抗腐蚀工艺科学，特别提供了一种高温防护涂层工艺方法。
背景技术
渗层在50年代就出现固体渗铝，目前在航空制造业仍然得到广泛应用。典型的固体渗铝工艺是采用铝-铁合金粉加入1～3％的氯化铵经混合后制成渗剂，将零件埋入粉末渗剂中，经高温扩散处理后在表面形成以NiAl相为主的铝化物涂层，该渗层主要目的是提高零件的抗氧化能力，不过由于铝原子向基体内扩散将表层中的铬原子“挤”向次表面，从而使渗层外层中铬原子减少，会影响抗热腐蚀性能。采用渗铝工艺获得的β-NiAl相的铝化物涂层在高温工作中随着使用时间延长，由于铝向内外扩散导致浓度降低NiAl相会发生分解退化，抗氧化抗腐蚀性能随着降低，为了改善铝化物涂层的性能，在涂层中加入其它元素，出现了Al-Si、Pt-Al、Cr-Al等改进型铝化物涂层，改进型铝化物涂层不但使涂层的防护性能得到提高，而且扩大了应用范围，满足了新型机种的需要。目前正在应用的Al-Si渗层结构是以β-NiAl相为主，除含有较高铝(20％以上)外，还含有一定量的硅(5％左右)，其上弥散分布着MC、α-Cr、α-(Mo，W)及富硅的M6C(或G相)等二相质点。该涂层具有优良的防护性能，表面光洁、渗层厚度整齐等特点。虽然该渗层由于硅的参与，减缓了渗层的退化速度，但同样渗层的外层的铬有一定量的降低。
采用传统的工艺方法获得的涂层在抗燃气腐蚀的能力方面显得不足，本发明提供一种高温防护涂层工艺方法，它是利用在渗剂中加入铝和硅以及含铬元素的物资，经过固化及真空高温扩散获得的一种含铬量高的高温防护渗层。由于渗剂中加入了含铬元素的物质，使得铬元素参与反应，使得渗层中的铬元素有一定的提高，改变了渗铝硅过程中使得渗层中的铬元素含量下降的局面，从而提高了渗层的抗腐蚀能力。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处，特别提供一种高温防护涂层工艺方法
本发明提供了一种高温防护涂层工艺方法，其特征在于：工艺流程为：配制粘结剂→配料浆→喷涂→固化→真空炉加热；其中粘结剂成分及质量配比为：水：700～900g，三氧化铬：60～90g，氧化镁：70～90g，磷酸：270～400g；粘结剂配制工艺流程为：在水中加入磷酸→加入氧化镁并充分溶解→加入三氧化铬；其中加入氧化镁并充分溶解步骤为采用少量多次加入的原则，先少量加入等溶液变清后，再次加入。
所述高温防护涂层工艺方法，配料浆按如下比例及工艺：取粘结剂：700～900g→加入铝粉：400～600g→加入锌粉：90～120g→充分搅拌混合。
所述高温防护涂层工艺方法，喷涂采用0.2～0.3MP风压，用喷枪将料浆喷涂于零件表面，喷涂采用分层喷涂的方式，每层喷涂后在90～110摄氏度下彻底烘干，之后在350～400度进行固化。
所述高温防护涂层工艺方法，真空炉加热采用900～1100摄氏度，真空度在0.13MP以下对涂层加热扩散。
本工艺涂层是一种以无机磷酸盐做为粘结剂的铝硅高温渗层。在无机磷酸盐粘结剂中加入Al粉，Si粉混合后制成料浆，用喷枪喷涂于零件表面，在真空炉内经高温扩散后获得富铬的铝硅涂层。该无机磷酸盐粘结剂与其它粘结剂不同，无机磷酸盐粘结剂不仅在渗剂中起粘结作用，而且粘结剂的某些组份参与渗剂反应，无机磷酸盐粘结剂中的铬进入渗层中，以CrxSiy化合物形式存在。因为无机磷酸盐粘结剂中有铬离子存在，铬离子随着料浆依附于零件表面，在高温下含铬的物资分解，使铬渗入基体中，从而使渗层中的铬有一定量的提高。这样不仅由于铝化物涂层中加入了硅元素，硅可能以置换某些Al原子进入NiAl相或与其它元素形成G相存在于涂层中，涂层中有一定硅使会抗热腐蚀性能提高，而且由于渗层中铬的提高使渗层的抗热腐蚀性能得到进一步。在抗热腐蚀性能方面，本工艺涂层寿命比固体渗铝涂层寿命长70％左右，比普通的Al-Si涂层的寿命长30％左右。
此外，本涂层工艺劳动条件比固体渗铝劳动条件有显著的改善，生产效率高，节约原材料，可以实现局部制备防护渗层，也可用于局部渗层的补修等。
燃气发动机热端部件为了满足高温和高速下的工作要求，一般都采用各种高温防护涂层技术。国内外对高温防护涂层技术也非常重视，着力进行研究与开发。本工艺渗层可以显著提高叶片的抗氧化、抗腐蚀性能，延长零件的使用寿命，保证零件的使用可靠性；可用于燃气涡轮发动机的涡轮导向器叶片、工作叶片、燃烧室部件、加力燃烧室部件等。这对目前重型燃气轮机研制生产具有很高的应用价值，同时还可用于其他领域的高温部件的高温防护，如气轮机等，市场应用前景广阔。
本工艺在国内首次工程应用于重型燃气发动机叶片上，增强叶片的抗高温燃气腐蚀防护性能，是一项填补国内在工程应用上的空白的工艺方法。
本发明的优点：该渗层在防护性能方面有一定的优势，因此，它适合用于在恶劣环境长时间工作的零部件，特别适合于燃气轮机，它可以延长工作零部件的使用寿命，从而延长燃气轮机的大修周期，减小因频繁检修带来的经济损失；它的抗高温氧化和腐蚀能力优越于单一的Al-Si渗层，用它作为高温燃气腐蚀部件防护涂层，可提高部件1倍以上的使用寿命。
附图说明
图1为采用所述工艺的渗层金相组织图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种高温防护涂层工艺方法，工艺流程为：配制粘结剂→配料浆→喷涂→固化→真空炉加热；其中粘结剂成分及质量配比为：水：800g，三氧化铬：70g，氧化镁：80g，磷酸：350g；粘结剂配制工艺流程为：在水中加入磷酸→加入氧化镁并充分溶解→加入三氧化铬；其中加入氧化镁并充分溶解步骤为采用少量多次加入的原则，先少量加入等容易变清后，再次加入。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，配料浆按如下比例及工艺：取粘结剂：800g→加入铝粉：500g→加入锌粉：100g→充分搅拌混合。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，喷涂采用0.2～0.3MP风压，用喷枪将料浆喷涂于零件表面，喷涂采用分层喷涂的方式，每层喷涂后在110摄氏度下彻底烘干，之后在350度进行固化。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，真空炉加热采用1000摄氏度，真空度在0.13MP以下对涂层加热扩散。
实施例2
本实施例提供了一种高温防护涂层工艺方法，工艺流程为：配制粘结剂→配料浆→喷涂→真空炉加热；其中粘结剂成分及质量配比为：水：700g，三氧化铬：60g，氧化镁：70g，磷酸：270g；粘结剂配制工艺流程为：在水中加入磷酸→加入氧化镁并充分溶解→加入三氧化铬；其中加入氧化镁并充分溶解步骤为采用少量多次加入的原则，先少量加入等溶液变清后，再次加入。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，配料浆按如下比例及工艺：取粘结剂：700g→加入铝粉：450g→加入锌粉：110g→充分搅拌混合。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，喷涂采用0.2～0.3MP风压，用喷枪将料浆喷涂于零件表面，喷涂采用分层喷涂的方式，每层喷涂后在110摄氏度下彻底烘干，之后在375度进行固化。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，真空炉加热采用1100摄氏度，真空度在0.13MP以下对涂层加热扩散。
实施例3
本实施例提供了一种高温防护涂层工艺方法，工艺流程为：配制粘结剂→配料浆→喷涂→固化→真空炉加热；其中粘结剂成分及质量配比为：水：900g，三氧化铬：90g，氧化镁：90g，磷酸：400g；粘结剂配制工艺流程为：在水中加入磷酸→加入氧化镁并充分溶解→加入三氧化铬；其中加入氧化镁并充分溶解步骤为采用少量多次加入的原则，先少量加入等溶液变清后，再次加入。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，配料浆按如下比例及工艺：取粘结剂：900g→加入铝粉：600g→加入锌粉：120g→充分搅拌混合。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，喷涂采用0.2～0.3MP风压，用喷枪将料浆喷涂于零件表面，喷涂采用分层喷涂的方式，每层喷涂后在110摄氏度下彻底烘干，之后在400度进行固化。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，真空炉加热采用1100摄氏度，真空度在0.13MP以下对涂层加热扩散。
实施例4
本实施例提供了一种高温防护涂层工艺方法，工艺流程为：配制粘结剂→配料浆→喷涂→固化→真空炉加热；其中粘结剂成分及质量配比为：水：750g，三氧化铬：85g，氧化镁：85g，磷酸：350g；粘结剂配制工艺流程为：在水中加入磷酸→加入氧化镁并充分溶解→加入三氧化铬；其中加入氧化镁并充分溶解步骤为采用少量多次加入的原则，先少量加入等溶液变清后，再次加入。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，配料浆按如下比例及工艺：取粘结剂：850g→加入铝粉：550g→加入锌粉：110g→充分搅拌混合。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，喷涂采用0.2～0.3MP风压，用喷枪将料浆喷涂于零件表面，喷涂采用分层喷涂的方式，每层喷涂后在110摄氏度下彻底烘干，之后在400度进行固化。
本实施例所述高温防护涂层工艺方法，真空炉加热采用1000摄氏度，真空度在0.13MP以下对涂层加热扩散。

Claims (4)

1.一种高温防护涂层工艺方法，其特征在于：工艺流程为：配制粘结剂→配料浆→喷涂→固化→真空炉加热；其中粘结剂成分及质量配比为：水：700～900g，三氧化铬：60～90g，氧化镁：70～90g，磷酸：270～400g；粘结剂配制工艺流程为：在水中加入磷酸→加入氧化镁并充分溶解→加入三氧化铬；其中加入氧化镁并充分溶解步骤为采用少量多次加入的原则，先少量加入等溶液变清后，再次加入。
2.按照权利要求1所述高温防护涂层工艺方法，其特征在于：配料浆按如下比例及工艺：取粘结剂：700～900g→加入铝粉：400～600g→加入硅粉：90～120g→充分搅拌混合。
3.按照权利要求1所述高温防护涂层工艺方法，其特征在于：喷涂采用0.2～0.3MP风压，用喷枪将料浆喷涂于零件表面，喷涂采用分层喷涂的方式，每层喷涂后在90～110摄氏度下彻底烘干，之后在350～400度进行固化。
4.按照权利要求1所述高温防护涂层工艺方法，其特征在于：真空炉加热采用900～1100摄氏度，真空度在0.13MP以下对涂层加热扩散。
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