CN102703200A

CN102703200A - 一种高温合金等温锻造用表面防护润滑剂

Info

Publication number: CN102703200A
Application number: CN2012101811480A
Authority: CN
Inventors: 王淑云; 东赟鹏; 陈由红; 孙兴
Original assignee: BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Current assignee: BEIJING INSTITUTE OF AERONAUTICAL MATERIALS CHINA AVIATION INDUSTRY GROUP Corp
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明涉及一种高温合金等温锻造工艺用表面防护润滑剂。表面防护润滑剂组成成分重量百分比为：20～30％的玻璃粉A、4～18％的玻璃粉B、3～5％的玻璃粉C、3～5％的Cr₂O₃、1～3％的Al₂O₃、2～4％的黏土、35～40％耐热型水溶性纤维素和余量的水。本发明采用复合玻璃设计思想，分别采用不同难易熔化程度的玻璃A、玻璃B和玻璃C做为复合玻璃基料，通过三种玻璃之间性能的合理匹配，从而达到从低温到高温的全部温度区间圆满接力效果，在加热过程中实现优良的防氧化性能，在锻造时做到良好的润滑性能。

Description

一种高温合金等温锻造用表面防护润滑剂

技术领域

本发明涉及一种高温合金等温锻造工艺用表面防护润滑剂。

背景技术

高温合金是高性能航空发动机涡轮盘等热端部件的首选材料。高温合金涡轮盘成形一般采用等温锻造工艺，在锻造过程中使用玻璃润滑剂进行润滑防护。目前，国外鲜见高温合金等温锻造玻璃润滑剂成分的相关报道，国内一些单位开发了几种高温合金锻造用玻璃润滑剂，但不是不适用于等温锻造，就是玻璃润滑剂使用温度较低，或者长时间保温后润滑剂流失。另外，现有的玻璃润滑剂脱模效果不好，锻造过程中通常采用石墨粉做为脱模剂，这不仅增加了等温锻造工艺的流程，而且使用过程中还可能出现石墨粉局部聚集，影响锻件质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于锻造温度1000～1100℃，加热时间不超过8小时，具有良好脱模效果的高温合金等温锻造过程用表面防护润滑剂。本发明的技术解决方案是，表面防护润滑剂组成成分为，重量百分比：20～30％的玻璃粉A、4～18％的玻璃粉B、3～5％的玻璃粉C、3～5％的Cr₂O₃、1～3％的Al₂O₃、2～4％的黏土、35～40％耐热型水溶性纤维素和余量的水；所述玻璃粉A组成成分为，重量百分比：50～55％的SiO₂、13～18％的Al₂O₃、12～16％的CaO、12～17％的B₂O₃、和2～4％的Na₂O；玻璃粉B组成成分为，重量百分比：58～64％的SiO₂、5～10％的Al₂O₃、5～10％的CaO、1～3％的MgO、6～8％的BaO、10～13％的B₂O₃和4～6％的Na₂O；玻璃粉C组成成分为，重量百分比：30～40％的SiO₂、1～4％的Al₂O₃、5～8％的CaO、3～5％的MgO、29～36％的B₂O₃和15～22％的Na₂O。

所述的耐热性水溶性纤维素是甲基纤维素。

所述的黏土为苏州白泥。

本发明具有的优点和有益效果

本发明采用复合玻璃设计思想，分别采用不同难易熔化程度的玻璃A、玻璃B和玻璃C做为复合玻璃基料，通过三种玻璃之间性能的合理匹配，从而达到从低温到高温的全部温度区间圆满接力效果，在加热过程中实现优良的防氧化性能，在锻造时做到良好的润滑性能。Al₂O₃在锻造加热温度范围内化学稳定性好，与锻件和玻璃不发生反应，通过适量添加粒度小于200目的Al₂O₃颗粒，可以在不降低润滑效果的前提下改善锻件的脱模状况。

具体实施方式

本发明所研制的高温合金等温锻造用表面防护润滑剂，其组成成分为，重量百分比：20～30％的玻璃粉A、4～18％的玻璃粉B、3～5％的玻璃粉C、3～5％的Cr₂O₃、1～3％的Al₂O₃、2～4％的黏土、35～40％耐热型水溶性纤维素和余量的水。

其中玻璃粉A组成成分为，重量百分比：50～55％的SiO₂、13～18％的Al₂O₃、12～16％的CaO、12～17％的B₂O₃、和2～4％的Na₂O；玻璃粉B组成成分为，重量百分比：58～64％的SiO₂、5～10％的Al₂O₃、5～10％的CaO、1～3％的MgO、6～8％的BaO、10～13％的B₂O₃和4～6％的Na₂O；玻璃粉C组成成分为，重量百分比：30～40％的SiO₂、1～4％的Al₂O₃、5～8％的CaO、3～5％的MgO、29～36％的B₂O₃和15～22％的Na₂O。

Cr₂O₃作为耐火添加剂可以提高本润滑剂涂层的耐热和浸润性；Al₂O₃作为耐火添加剂可以起到骨架作用，隔离锻件与模具的接触，使锻件锻后能顺利脱模；黏土作为润滑剂浆料的悬浮剂，并可提高涂层的耐热性，一般选用苏州白泥；耐热型水溶性纤维素起到粘结剂的作用，其分解温度不低于500℃，一般选用甲基纤维素；水作为悬浮介质以利于环保和降低成本。

按照上述组成成分分别配制玻璃A、玻璃B和玻璃C，然后熔制，水淬，磨制成粒度200目的玻璃粉；将上述玻璃粉A、玻璃粉B、玻璃粉C、粘土、耐热型水溶性纤维素和水按本发明提供的比例称重，在研磨机内经足够时间粉碎混合后制成本发明的表面防护润滑剂悬浮浆料。

本发明提供的高温合金等温锻造用表面防护润滑剂在使用前需将坯料表面清理干净，可以采用喷涂或刷涂方式涂覆在坯料表面，待表面防护润滑涂层完全干燥后即可进行加热锻造。

本发明提供的高温合金等温锻造用表面防护润滑剂在实际使用中具有相当好的防护与润滑效果，在锻造温度1000～1100℃，加热时间不超过8小时的工艺范围内表面防护润滑剂在锻件表面能够形成一层均匀的玻璃膜。采用本发明提供的高温合金等温锻造用表面防护润滑剂后，完全可以替代目前的石墨脱模剂，简化了高温合金等温锻造工艺，并对生产效率的提高有积极作用，具有显著的经济效益。同时还能消除石墨粉尘对环境的污染，为环境保护做出贡献。

实施例1

按照表1所述组分，分别配制玻璃A-1、B-1和C-1。

表1三种玻璃的组成成分

原料分别经高温熔化，水淬成块状玻璃，经破碎、精磨，过200目筛，得到玻璃粉。再将玻璃粉、Cr₂O₃、Al₂O₃、黏土、耐热型水溶性纤维素和水按表2组成配制成表面防护润滑剂浆料。

表2表面防护润滑剂组分配比 Wt％

将表面防护润滑剂浆料涂覆在FGH96高温合金φ20×20mm圆柱试样表面，分别进行1000～1100℃、保温时间0.5h，和1100℃、保温时间1~8h的试烧实验。结果发现在实验条件范围内，表面防护润滑剂在试样表面形成一层均匀光滑的玻璃膜，呈现良好的防护效果。

实施例2

按照实施例1中要求配置表面防护润滑剂浆料，然后将表面防护润滑剂涂覆在FGH96高温合金内径φ10.5mm、外径φ21mm的圆环试样表面，圆环试样在1100℃、保温时间0.5h的条件下，按HB 7065要求进行等温锻造，锻后测量并计算出的摩擦系数为0.12~0.2，具有良好的润滑效果，达到了HB 7065的要求。

实施例3

按照实施例1中要求配置表面防护润滑剂浆料，然后将玻璃润滑剂涂覆在FGH96高温合金热等静压坯料表面，在1100℃下加热并进行等温锻造，锻造完毕后锻件表面光滑完整，无裂纹，达到锻件标准要求。锻件出模时于模具无粘连，出模顺利。

实施例4

按照表3所述组分，分别配制玻璃A-2、B-2和C-2。

表3三种玻璃的组成成分

原料分别经高温熔化，水淬成块状玻璃，经破碎、精磨，过200目筛，得到玻璃粉。再将玻璃粉、Cr₂O₃、Al₂O₃、黏土、耐热型水溶性纤维素和水按表4组成配制成表面防护润滑剂浆料。

表4实施例玻璃润滑剂的浆料配制参数 Wt％

实施例5

按照实施例4中要求配置表面防护润滑剂浆料，然后将表面防护润滑剂涂覆在FGH96高温合金内径φ10.5mm、外径φ21mm的圆环试样表面，圆环试样在1100℃、保温时间0.5h的条件下，按HB 7065要求进行等温锻造，锻后测量并计算出的摩擦系数为0.12~0.2，具有良好的润滑效果，达到了HB 7065的要求。

Claims

1.一种高温合金等温锻造工艺用表面防护润滑剂，其特征在于，表面防护润滑剂由下述成分组成，重量百分比：20～30％的玻璃粉A，4～18％的玻璃粉B，3～5％的玻璃粉C，3～5％的Cr₂O₃，1～3％的Al₂O₃，2～4％的黏土，35～40％耐热型水溶性纤维素和余量的水；所述的玻璃粉A组成成分为，重量百分比：50～55％的SiO₂、13～18％的Al₂O₃、12～16％的CaO、12～17％的B₂O₃、和2～4％的Na₂O；玻璃粉B组成成分为，重量百分比：58～64％的SiO₂、5～10％的Al₂O₃、5～10％的CaO、1～3％的MgO、6～8％的BaO、10～13％的B₂O₃和4～6％的Na₂O；玻璃粉C组成成分为，重量百分比：30～40％的SiO₂、1～4％的Al₂O₃、5～8％的CaO、3～5％的MgO、29～36％的B₂O₃和15～22％的Na₂O。

2.按照权利要求1所述的一种高温合金等温锻造工艺用表面防护润滑剂，其特征在于，所述的耐热性水溶性纤维素是甲基纤维素。

3.按照权利要求1所述的一种高温合金等温锻造工艺用表面防护润滑剂，所述的黏土为苏州白泥。