CN105420744A - 一种涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法 - Google Patents

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梁莹
程玉贤
张春刚
王璐
李晗晔
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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/14—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with alkaline solutions
    • C23G1/20—Other heavy metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/08—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for polishing surfaces, e.g. smoothing a surface by making use of liquid-borne abrasives

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Abstract

本发明涉及一种涂层去除方法，具体涉及一种涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法。本发明的技术方案如下：一种涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法，首先将带有热障涂层的涡轮叶片在熔融KOH碱液中进行浸泡处理，其次进行水淬处理，再次进行湿吹砂处理。本发明提供的涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法，可以将陶瓷面层彻底去除，且对涡轮叶片基体和金属粘结底层无影响。

Description

一种涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法
技术领域
本发明涉及一种涂层去除方法，具体涉及一种涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法。
背景技术
航空发动机涡轮叶片表面多采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)技术制备热障涂层以满足服役环境需求，热障涂层由抗氧化腐蚀性能良好的金属粘结底层和导热系数低的陶瓷面层组成；其中金属粘结底层为PtAl或MCrAlY，M＝Ni、Co或Ni+Co，陶瓷面层为Y2O3部分稳定的ZrO2，YSZ。
热障涂层涂覆过程中不可避免地产生局部剥落、翘起等缺陷，需除去原有热障涂层进行重新涂覆。此外，涡轮叶片热障涂层服役环境恶劣，在高温高速燃气、高应力、高腐蚀性、交变载荷、冷热循环冲击等作用很容易产生剥落现象，导致热障涂层失效。热障涂层剥落失效后，必须对失效的陶瓷面层进行去除，重新涂覆，否则叶片报废。
作为航空发动机的关键部件，涡轮叶片结构复杂、采用精密铸造技术，制造周期长，工艺复杂困难、零件合格率低(一般只能达到50％)。采用更换新件的方法对发动机进行维修势必造成成本过高，加大现场批产零件的生产压力。若对热障涂层失效的叶片进行涂层去除后重新涂敷热障涂层，从而使其能够再次使用，可以缩短生产周期和降低制造成本，技术附加值极大。
热障涂层在涂覆制备及服役过程中金属粘结底层和YSZ陶瓷面层界面所形成的热氧化生长层(α-Al2O3)，非常致密坚硬，与YSZ陶瓷面层界面紧密结合，难以去除。
目前热障涂层陶瓷面层的去除方法主要有干吹砂法、高压水法和高压釜法。干吹砂法去除涂层厚度不易控制，造成涡轮叶片壁厚不足、且容易对高温合金基体和金属粘结底层造成损伤；高压水法所需设备昂贵，且容易对涡轮叶片产生损伤；高压釜所需设备昂贵、去除热障涂层所需时间长(约6～24小时)。
发明内容
本发明提供一种涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法，可以将陶瓷面层彻底去除，且对涡轮叶片基体和金属粘结底层无影响。
本发明的技术方案如下：
一种涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法，首先将带有热障涂层的涡轮叶片在熔融KOH碱液中进行浸泡处理，其次进行水淬处理，再次进行湿吹砂处理。
所述的涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法，包括如下步骤：
步骤1：在镍基高温合金槽中加入氢氧化钾；
步骤2：将装有氢氧化钾的镍基高温合金槽置于加热炉中，随炉升温至260℃～400℃，使氢氧化钾呈熔融状态；
步骤3：将带有热障涂层的涡轮叶片放入熔融氢氧化钾中，保温5min～20min；
步骤4：取出涡轮叶片，投入室温冷水中水淬3min～5min；
步骤5：对涡轮叶片表面进行湿吹砂处理。
本发明的工作原理为：热障涂层在涂覆制备及服役过程中金属粘结底层和YSZ陶瓷面层界面所形成的热氧化生长层(α-Al2O3)与熔融KOH碱液发生化学反应：2KOH+Al2O3＝2KAlO2+H2O，使得α-Al2O3热氧化生长层失效，从而使得YSZ陶瓷面层产生松动，再经过水淬使得YSZ陶瓷面层变松软，利用湿吹砂就可以彻底去除YSZ陶瓷面层。
本发明的有益效果如下：
(1)采用化学法结合机械法，即首先进行熔融KOH碱液浸泡，后进行水淬及湿吹砂处理，可以将热障涂层YSZ陶瓷面层彻底去除，时间短，且对涡轮叶片高温合金基体和金属粘结底层无影响。
(2)本方法所需设备要求低，操作简单，仅需一个加热炉和镍基高温合金槽即可。
附图说明
图1为叶片去除涂层前的微观形貌；
图2为叶片去除涂层后的微观形貌。
具体实施方式
在镍基高温合金槽中加入500g氢氧化钾(KOH)，置于加热炉中，随炉升温至350℃，此时氢氧化钾(KOH)呈熔融状态；将涂敷有热障涂层的涡轮叶片放入上述熔融碱槽中，保温10min；从熔融碱中取出叶片，立即投入室温冷水中水淬3min，叶片表面大部分陶瓷面层已脱落；将上述处理的叶片表面进行湿吹砂，肉眼即可观察热障涂层彻底去除。微观形貌如图2所示。

Claims (2)

1.一种涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法，其特征在于，首先将带有热障涂层的涡轮叶片在熔融KOH碱液中进行浸泡处理，其次进行水淬处理，再次进行湿吹砂处理。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片热障涂层陶瓷面层去除方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在镍基高温合金槽中加入氢氧化钾；
步骤2：将装有氢氧化钾的镍基高温合金槽置于加热炉中，随炉升温至260℃～400℃，使氢氧化钾呈熔融状态；
步骤3：将带有热障涂层的涡轮叶片放入熔融氢氧化钾中，保温5min～20min；
步骤4：取出涡轮叶片，投入室温冷水中水淬3min～5min；
步骤5：对涡轮叶片表面进行湿吹砂处理。
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