CN102330087A - 一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法 - Google Patents
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Abstract
一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，按以下步骤进行：（1）将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后脱脂；（2）水洗去除表面的脱脂液，然后置于化铣液中腐蚀；（3）化铣完成后置于中和液中进行中和；（4）水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡。本发明采用化铣处理对单晶叶片铸件表面进行腐蚀，能够有效预防再结晶产生，降低废品率，方法操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种单晶叶片的化铣处理方法，特别涉及一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法。
背景技术
单晶叶片的制作一般包括浇注单晶叶片铸件和热处理过程，在热处理之前，单晶叶片铸件由于形变使晶粒内部存在形变储存能，组织处于不稳定的高能状态，在热处理过程中，以形变储存能为驱动力，通过热活化过程再结晶成核，长大成新的晶粒组织，使组织由高能状态转变为较稳定的低能状态；由于单晶叶片铸件的表面应变层的存在，单晶叶片在热处理再结晶过程中废品率较高（≥55%），造成大量的生产浪费。
发明内容
针对现有单晶叶片在制备过程中成品率较低的问题，本发明提供一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，通过对单晶叶片铸件进行化铣处理，消除单晶叶片表面的应变层，减少热处理过程中的再结晶，提高单晶叶片的成品率。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50±2℃的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为5~8min；
2、将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30±1℃的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0.07±0.01mm；所述的化铣液为含有盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐的水溶液，其中盐酸的浓度为220~300ml/L，氢氟酸的浓度为200~300ml/L，硝酸的浓度为110~120ml/L，醋酸的浓度为40~45ml/L，三氯化铁的浓度为300~350g/L，铬酐的浓度为18~21g/L；
3、将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50±2℃的中和液中进行中和，中和时间为9~12min；
4、将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡。
上述的脱脂液为氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠的水溶液，氢氧化钠的浓度为10~15g/L，碳酸钠的浓度为28~32g/L，磷酸钠的浓度为18~21g/L。
上述的中和液为氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠的水溶液，氧化钙的浓度为10~15g/L，氧化镁的浓度为18~20g/L，氢氧化钠的浓度为10~15g/L，碳酸钠的浓度为40~50g/L，磷酸钠的浓度为30~35g/L。
上述方法中控制腐蚀深度时，先准备一个与单晶叶片铸件用同种材质和同样浇铸方法制备的试样，将试样与单晶叶片同时置于化铣液中，采用千分尺测量试样的腐蚀深度，当试样的腐蚀深度达到0.07±0.01mm时，完成化铣。
本发明的方法处理的单晶叶片铸件，在热处理过程中再结晶现象发生率明显减少，表面应变层的存在几率减小；采用化铣处理对单晶叶片铸件表面进行腐蚀，能够有效预防再结晶产生，然后再热处理得到的产品的废品率降低至10%以下；本发明的方法操作简单，通过降低废品率能够大幅节约单晶叶片的生产成本，每生产一台叶片（81件）可降低至少100万元的废品损失，具有巨大的经济效益。
具体实施方式
本发明实施例中选用的单晶叶片铸件的材质为镍基单晶高温合金DD6。
实施例1
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为10g/L，碳酸钠的浓度为32g/L，磷酸钠的浓度为18g/L；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50±2℃的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为6min；
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为220ml/L，氢氟酸的浓度为300ml/L，硝酸的浓度为110ml/L，醋酸的浓度为45ml/L，三氯化铁的浓度为300g/L，铬酐的浓度为20g/L；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30±1℃的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0.07±0.01mm；控制腐蚀深度时，先准备一个与单晶叶片铸件用同种材质和同样浇铸方法制备的试样，将试样与单晶叶片同时置于化铣液中，采用千分尺测量试样的腐蚀深度，当试样的腐蚀深度达到0.07±0.01mm时，完成化铣；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为15g/L，氧化镁的浓度为20g/L，氢氧化钠的浓度为15g/L，碳酸钠的浓度为50g/L，磷酸钠的浓度为35g/L；
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50±2℃的中和液中进行中和，中和时间为10min；
将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡，获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到10%。
实施例2
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为11g/L，碳酸钠的浓度为31g/L，磷酸钠的浓度为19g/L；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50±2℃的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为8min；
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为240ml/L，氢氟酸的浓度为280ml/L，硝酸的浓度为115ml/L，醋酸的浓度为44ml/L，三氯化铁的浓度为320g/L，铬酐的浓度为21g/L；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30±1℃的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0.07±0.01mm，方法同实施例1；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为10g/L，氧化镁的浓度为18g/L，氢氧化钠的浓度为10g/L，碳酸钠的浓度为40g/L，磷酸钠的浓度为30g/L；
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50±2℃的中和液中进行中和，中和时间为9min；
将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡，获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到9%。
实施例3
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为12g/L，碳酸钠的浓度为30g/L，磷酸钠的浓度为20g/L；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50±2℃的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为7min；
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为260ml/L，氢氟酸的浓度为250ml/L，硝酸的浓度为120ml/L，醋酸的浓度为42ml/L，三氯化铁的浓度为330g/L，铬酐的浓度为20g/L；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30±1℃的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0.07±0.01mm，方法同实施例1；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为12g/L，氧化镁的浓度为19g/L，氢氧化钠的浓度为13g/L，碳酸钠的浓度为45g/L，磷酸钠的浓度为34g/L；
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50±2℃的中和液中进行中和，中和时间为10min；
将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡，获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到8%。
实施例4
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为13g/L，碳酸钠的浓度为29g/L，磷酸钠的浓度为21g/L；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50±2℃的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为6min；
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为280ml/L，氢氟酸的浓度为220ml/L，硝酸的浓度为115ml/L，醋酸的浓度为41ml/L，三氯化铁的浓度为340g/L，铬酐的浓度为19g/L；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30±1℃的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0.07±0.01mm，方法同实施例1；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为14g/L，氧化镁的浓度为20g/L，氢氧化钠的浓度为11g/L，碳酸钠的浓度为46g/L，磷酸钠的浓度为33g/L；
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50±2℃的中和液中进行中和，中和时间为11min；
将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡，获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到9%。
实施例5
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为15g/L，碳酸钠的浓度为28g/L，磷酸钠的浓度为20g/L；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50±2℃的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为5min；
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为300ml/L，氢氟酸的浓度为200ml/L，硝酸的浓度为110ml/L，醋酸的浓度为40ml/L，三氯化铁的浓度为350g/L，铬酐的浓度为18g/L；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30±1℃的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0.07±0.01mm，方法同实施例1；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为11g/L，氧化镁的浓度为180g/L，氢氧化钠的浓度为14g/L，碳酸钠的浓度为42g/L，磷酸钠的浓度为31g/L；
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50±2℃的中和液中进行中和，中和时间为12min；
将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡，获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到10%。
Claims (4)
1.一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，其特征在于按以下步骤进行：
（1）将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50±2℃的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为5~8min；
（2）将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30±1℃的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0.07±0.01mm；所述的化铣液为含有盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐的水溶液，其中盐酸的浓度为220~300ml/L，氢氟酸的浓度为200~300ml/L，硝酸的浓度为110~120ml/L，醋酸的浓度为40~45ml/L，三氯化铁的浓度为300~350g/L，铬酐的浓度为18~21g/L；
（3）将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50±2℃的中和液中进行中和，中和时间为9~12min；
（4）将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡。
2.根据权利要求所述的一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，其特征在于所述的脱脂液为氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠的水溶液，氢氧化钠的浓度为10~15g/L，碳酸钠的浓度为28~32g/L，磷酸钠的浓度为18~21g/L。
3.根据权利要求所述的一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，其特征在于所述的中和液为氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠的水溶液，氧化钙的浓度为10~15g/L，氧化镁的浓度为18~20g/L，氢氧化钠的浓度为10~15g/L，碳酸钠的浓度为40~50g/L，磷酸钠的浓度为30~35g/L。
4.根据权利要求所述的一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，其特征在于控制腐蚀深度时，先准备一个与单晶叶片铸件用同种材质和同种浇铸方法制备的试样，将试样与单晶叶片同时置于化铣液中，采用千分尺测量试样的腐蚀深度，当试样的腐蚀深度达到0.07±0.01mm时，完成化铣。
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