CN102367565B - 一种用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂及方法，所述渗剂由金属硅粉、铁铝粉和氯化铵粉末组成；金属硅粉为200目～400目，金属硅粉重量占金属硅粉与铁铝粉重量和的80～90％；铁铝粉为200目～400目，其中铁占铁铝粉总质量的50％～60％；氯化铵重量占金属硅粉与铁铝粉重量和的2～3％。将叶片和渗剂置于马弗罐内，马弗罐真空度要求10Pa～50Pa，将马弗罐加热至900±10℃后保温2～4小时，并用搅拌风机吹风，马弗罐随炉冷却至680℃以下出炉空冷至室温，再将叶片置于6.65-10.64Pa真空炉内，加热至900±10℃后，保温至少1小时，打开氩气风扇冷却至80℃以下出炉。通过气相渗铝硅使得复杂内腔叶片型面得到均匀的铝硅渗层，而且可精确控制渗层深度及组织成分。

Description

一种用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂及方法

技术领域

本发明属于化学气相沉积技术领域，具体为一种用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂及方法。

背景技术

在现有的给叶片表面加工渗铝硅工艺中，国内仅有采用料浆渗铝硅工艺，其中料浆渗铝硅采用渗剂包括将铝硅渗剂、粘接剂、活化剂、稀释剂按照比例混合，搅拌均匀成糊状，并涂覆于叶片零件外表面。此种料浆渗铝硅工艺复杂、操作过程繁琐、容易造成涂刷不均匀、料浆涂覆厚度无法精确控制及容易粘接等缺点。此外对于在发动机中的复杂内腔叶片上进行渗铝硅处理时，由于发动机本身结构的影响，无法进行料浆渗铝硅处理，需要采用新的渗铝硅工艺。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂及方法。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂，其特征在于：所述渗剂由金属硅粉、铁铝粉和氯化铵粉末混合组成；金属硅粉为200目～400目，金属硅粉重量占金属硅粉与铁铝粉重量和的80～90％；铁铝粉为200目～400目，其中铁占铁铝粉总质量的50％～60％；氯化铵重量占金属硅粉与铁铝粉重量和的2～3％。

一种采用前述渗剂的用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将经过吹砂处理后的待加工叶片置于马弗罐内，将渗剂混合放入料盒内，料盒置于马弗罐底部，对罐体抽真空，真空度要求10Pa～50Pa；

步骤2：将马弗罐在加热炉内加热至900±10℃后，保温2～4小时，保温过程中打开马弗罐罐体内的搅拌风机，搅拌风机转速为1000～1500r/min；

步骤3：保温结束后，将马弗罐随炉冷却至680℃以下出炉空冷至室温；

步骤4：将经过步骤3处理后的待加工叶片置于真空炉内，真空炉内真空度保持在6.65-10.64Pa，并将真空炉加热至900±10℃后，保温至少1小时，而后打开氩气风扇冷却至80℃以下出炉。

有益效果

本发明的优点是渗剂配料简便，原材料价格便宜；通过气相渗铝硅使得复杂内腔叶片型面得到均匀的铝硅渗层，而且可精确控制渗层深度及组织成分，且不粘接。从金相分析结果可以看出，采用本发明提出的方法，铝硅渗层组织均匀连续，本发明能够增强叶片的抗氧化及防腐性能，提高叶片的使用寿命。

附图说明

图1：铝硅渗层的金相组织；

图2：铝元素随渗层深度的变化关系；

图3：硅元素随渗层深度的变化关系；

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

实施例1：

本实施例中的用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂由金属硅粉、铁铝粉和氯化铵粉末混合组成；其中金属硅粉按照GB14849-2007选取，本实施例中采用的金属硅粉为200目，质量为800g；铁铝粉为200目，质量为200g，铁占铁铝粉总质量的50％；氯化铵质量为20g。

下面进行工艺操作：

步骤1：将经过吹砂处理后的待加工叶片置于马弗罐内，将上述混合好的渗剂放入料盒内，料盒置于马弗罐底部，采用机械泵对罐体抽真空，真空度要求10Pa；

步骤2：将马弗罐在加热炉内加热至900℃后，保温2小时，保温过程中打开马弗罐罐体内的搅拌风机，搅拌风机转速为1000r/min；

步骤3：保温结束后，将马弗罐随炉冷却至680℃以下后出炉空冷至室温；

此时待加工叶片上已经形成铝硅渗层，但此时铝硅渗层较脆，易剥落，还需下面进一步扩散处理；

步骤4：将经过步骤3处理后的待加工叶片置于真空炉内，真空炉内真空度保持在6.65Pa，并将真空炉加热至900℃后，保温1小时，而后打开氩气风扇冷却至80℃以下出炉。

通过金相分析和光谱分析，本实施例中铝硅渗层厚度20-25μm，渗层组织均匀、连续；硅元素含量3％，铝元素含量26％。

实施例2：

本实施例中的用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂由金属硅粉、铁铝粉和氯化铵粉末混合组成；其中金属硅粉按照GB14849-2007选取，本实施例中采用的金属硅粉为300目，质量为850g；铁铝粉为400目，质量为150g，铁占铁铝粉总质量的60％；氯化铵质量为25g。

下面进行工艺操作：

步骤1：将经过吹砂处理后的待加工叶片置于马弗罐内，将上述混合好的渗剂放入料盒内，料盒置于马弗罐底部，采用机械泵对罐体抽真空，真空度要求20Pa；

步骤2：将马弗罐在加热炉内加热至910℃后，保温3小时，保温过程中打开马弗罐罐体内的搅拌风机，搅拌风机转速为1500r/min；

步骤3：保温结束后，将马弗罐随炉冷却至680℃以下后出炉空冷至室温；

此时待加工叶片上已经形成铝硅渗层，但此时铝硅渗层较脆，易剥落，还需下面进一步扩散处理；

步骤4：将经过步骤3处理后的待加工叶片置于真空炉内，真空炉内真空度保持在8Pa，并将真空炉加热至905℃后，保温1.2小时，而后打开氩气风扇冷却至80℃以下出炉。

通过金相分析和光谱分析，本实施例中铝硅渗层厚度18-23μm，渗层组织均匀、连续；硅元素含量4％，铝元素含量25％。

实施例3：

本实施例中的用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂由金属硅粉、铁铝粉和氯化铵粉末混合组成；其中金属硅粉按照GB14849-2007选取，本实施例中采用的金属硅粉为400目，质量为900g；铁铝粉为300目，质量为100g，铁占铁铝粉总质量的55％；氯化铵质量为30g。

下面进行工艺操作：

步骤1：将经过吹砂处理后的待加工叶片置于马弗罐内，将上述混合好的渗剂放入料盒内，料盒置于马弗罐底部，采用机械泵对罐体抽真空，真空度要求50Pa；

步骤2：将马弗罐在加热炉内加热至890℃后，保温4小时，保温过程中打开马弗罐罐体内的搅拌风机，搅拌风机转速为1200r/min；

步骤3：保温结束后，将马弗罐随炉冷却至680℃以下后出炉空冷至室温；

此时待加工叶片上已经形成铝硅渗层，但此时铝硅渗层较脆，易剥落，还需下面进一步扩散处理；

步骤4：将经过步骤3处理后的待加工叶片置于真空炉内，真空炉内真空度保持在10.64Pa，并将真空炉加热至890℃后，保温2小时，而后打开氩气风扇冷却至80℃以下出炉。

通过金相分析和光谱分析，本实施例中铝硅渗层厚度26-30μm，渗层组织均匀、连续；硅元素含量5％，铝元素含量23％。

实施例4：

本实施例中的用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂由金属硅粉、铁铝粉和氯化铵粉末混合组成；其中金属硅粉按照GB14849-2007选取，本实施例中采用的金属硅粉为300目，质量为850g；铁铝粉为300目，质量为150g，铁占铁铝粉总质量的60％；氯化铵质量为25g。

下面进行工艺操作：

步骤1：将经过吹砂处理后的待加工叶片置于马弗罐内，将上述混合好的渗剂放入料盒内，料盒置于马弗罐底部，采用机械泵对罐体抽真空，真空度要求40Pa；

步骤2：将马弗罐在加热炉内加热至905℃后，保温2.5小时，保温过程中打开马弗罐罐体内的搅拌风机，搅拌风机转速为1300r/min；

步骤3：保温结束后，将马弗罐随炉冷却至680℃以下后出炉空冷至室温；

此时待加工叶片上已经形成铝硅渗层，但此时铝硅渗层较脆，易剥落，还需下面进一步扩散处理；

步骤4：将经过步骤3处理后的待加工叶片置于真空炉内，真空炉内真空度保持在9Pa，并将真空炉加热至910℃后，保温1小时，而后打开氩气风扇冷却至80℃以下出炉。

通过金相分析和光谱分析，本实施例中铝硅渗层厚度22-27μm，渗层组织均匀、连续；硅元素含量4％，铝元素含量24％。

Claims (2)

1.一种用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅渗剂，其特征在于：所述渗剂由金属硅粉、铁铝粉和氯化铵粉末混合组成；金属硅粉为200目～400目，金属硅粉重量占金属硅粉与铁铝粉重量和的80～90％；铁铝粉为200目～400目，其中铁占铁铝粉总质量的50％～60％；氯化铵重量占金属硅粉与铁铝粉重量和的2～3％。

2.一种采用权利要求1所述渗剂的用于复杂内腔叶片的气相渗铝硅方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将经过吹砂处理后的待加工叶片置于马弗罐内，将渗剂混合放入料盒内，料盒置于马弗罐底部，对罐体抽真空，真空度要求10Pa～50Pa；

步骤2：将马弗罐在加热炉内加热至900±10℃后，保温2～4小时，保温过程中打开马弗罐罐体内的搅拌风机，搅拌风机转速为1000～1500r/min；

步骤3：保温结束后，将马弗罐随炉冷却至680℃以下后出炉空冷至室温；

步骤4：将经过步骤3处理后的待加工叶片置于真空炉内，真空炉内真空度保持在6.65-10.64Pa，并将真空炉加热至900±10℃后，保温至少1小时，而后打开氩气风扇冷却至80℃以下出炉。

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