CN106757026A - 一种发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法 - Google Patents

一种发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法 Download PDF

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Abstract

本发明所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，包括以下工艺步骤:(1)吹砂；(2)除油：将经吹砂处理后的涡轮叶片浸泡在除油液中，充分洗除油渍；所述除油液的组分组成包括：NaOH 25～75g/L，Na2CO3 30～40g/L，Na3PO4·12H2O 10～30g/L，Na2SiO4 3～10g/L；(3)榫头保护4)除涂层：将榫头保护处理后的涡轮叶片浸泡于酸洗液中，酸洗至涡轮叶片表面呈现出均匀的晶粒并变为灰色，酸洗液的组分组成包括：硝酸100～140g/L，氢氟酸9～12g/L，铬酐5～10g/L；(5)去除榫头保护层。本发明所述方法能高效去除涡轮叶片表面AlSiY涂层，同时减小加工难度。

Description

一种发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法
技术领域
本发明属于航空发动机涡轮叶片修复处理技术领域，特别涉及一种去除发动机涡轮叶片表面AlSiY涂层的方法。
背景技术
随着发动机向高推重比发展，其核心部件涡轮叶片的工作温度不断提高。为提高叶片使用寿命，发动机涡轮叶片通过真空电弧镀AlSiY涂层来增强抗高温氧化和抗热腐蚀的能力。然而航空发动机在几千小时的服役或试车过程中，涡轮部件表面的涂层会因冲刷、磨损而部分脱落。在进行叶片表面涂层修复时必须先去除表面残余的破损涂层。由于涡轮叶片形状复杂，用机械方法去除表面残余的破损涂层不仅加工难度大，而且容易对叶片合金基体造成机械损伤；采用高温氯化物气体去除涂层对内、外腔涂层损伤大，没有涂层的榫头暴露于高温卤化物气体环境下会发生合金元素损耗，并且需要使用昂贵设备，造价高；采用高压水去除设备去除表面残余的破损涂层也存在设备昂贵，操作不易控制，易损伤基体等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种发动机涡轮叶片表面不合格或磨损AlSiY涂层的去除方法，以便高效去除涡轮叶片表面AlSiY涂层，同时减小加工难度，降低工艺成本，避免损伤叶片基体，提高叶片不合格涂层或磨损涂层返修的合格率。
本发明所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，包括以下工艺步骤:
(1)吹砂：用吹砂机对涡轮叶片进行吹砂处理去除涡轮叶片涂层表面的污物；
(2)除油：将经吹砂处理后的涡轮叶片浸泡在除油液中，充分洗除油渍；所述除油液的组分组成包括：NaOH 25～75g/L，Na2CO3 30～40g/L，Na3PO4·12H2O 10～30g/L，Na2SiO4 3～10g/L；
(3)榫头保护：用耐高温胶带对榫头上的导流孔进行封闭，再在榫头表面均匀刷涂一层熔融绝缘蜡作为保护层；或用胶带对榫头上的导流孔进行封闭，再在榫头表面均匀刷涂一层化学铣切保护胶作为保护层；
(4)除涂层：将榫头保护处理后的涡轮叶片浸泡于酸洗液中，酸洗至涡轮叶片表面呈现出均匀的晶粒并变为灰色，酸洗液的组分组成包括：硝酸100～140g/L，氢氟酸9～12g/L，铬酐5～10g/L；
(5)去除榫头保护层：榫头保护处理若为绝缘蜡保护，将酸洗后的涡轮叶片用Na2CO3·10H20和Na3PO4·12H2O的混合溶液浸泡以去除绝缘蜡保护层，再水洗净晾干即可；若为化学铣切保护胶保护，手工撕除保护胶层即可。
在本发明的上述技术方案中，步骤(1)中吹砂介质最好选用25～40目的氧化铝砂粒，吹砂风压优选为0.2～0.25MPa，吹砂时间为1.5～2分钟。吹砂后零件获得粗糙的表面可增大涂层与后续步骤中酸洗液的接触面积，有利于涂层的化学溶解。
在本发明的上述技术方案中，步骤(2)中除油液最好加热至温度为60～80℃，浸泡除油时间优选为15～20分钟。
在本发明的上述技术方案中，步骤(3)中所述绝缘蜡为石蜡、微晶蜡、松脂蜡熔融组合物。
在本发明的上述技术方案中，步骤(3)中所述耐高温胶带可选用压敏胶带。当采用刷涂一层化学铣切保护胶进行榫头保护时，使用的胶带可选用电工胶带。
在本发明的上述技术方案中，步骤(4)中涡轮叶片在酸洗液中的浸泡酸洗时间优选为70～150分钟。
在本发明的上述技术方案中，步骤(5)中Na2CO3·10H20和Na3PO4·12H2O混合溶液最好为温度为70～100℃，混合溶液中Na2CO3·10H20的浓度优选为50～75g/L，Na3PO4·12H2O的浓度优选为30～75g/L。
在本发明的上述技术方案中，步骤(4)除涂层过程中，最好通过搅拌增加酸洗液的流动性，以加强酸洗的效果。
在本发明的上述技术方案中，步骤(4)酸洗结束后最好将涡轮叶片从酸洗液中取出，采用水压冲洗的方式清洗掉叶片表面酸洗液。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明为发动机涡轮叶片表面不合格或磨损AlSiY涂层的去除返修提供了一种新方法。
2.本发明所述方法能高效去除涡轮叶片表面不合格或磨损AlSiY涂层，经过试验和零件批生产证明对基体合金无损伤，不影响榫头和导流孔，涂层去除彻底，去除效率高，有利于提高叶片表面不合格或磨损涂层返修的合格率。
3.通过本发明所述方法去除涂层后进行金相检测，在酸洗时间内对叶片基体不会产生点蚀和晶间腐蚀，叶片重新喷涂AlSiY涂层后进行荧光、X光及2×106次生产疲劳试验，表明叶片涂层完整、无开裂及脱落。
5.本发明所述方法不需要使用昂贵设备，成本低廉，工艺简单，操作简便。
附图说明
图1为实施例1中涡轮叶片AlSiY涂层去除后的金相照片。
具体实施方式
下面铜通过具体实施方式对本发明所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法做进一步说明。
实施例1
发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，工艺步骤如下:
(1)吹砂：用吹砂机对涡轮叶片进行吹砂处理去除涡轮叶片涂层表面的污物，采用40目的氧化铝砂粒，风压为0.2MPa，吹砂时间为1.5分钟。
(2)除油：将吹砂后的涡轮叶片浸泡在温度为75℃的除油液中，浸泡时间为15分钟，充分洗除油渍；所述除油液的组分和组分浓度为：NaOH 75g/L，Na2CO3 40g/L，Na3PO4·12H2O 30g/L，Na2SiO4 10g/L；
(3)榫头保护：用压敏胶带对榫头上的导流孔进行封闭，再在榫头表面均匀刷涂一层绝缘蜡，绝缘蜡为石蜡、微晶蜡、松脂蜡熔融组合物。
(4)除涂层：将榫头保护处理后的涡轮叶片于酸洗液中浸泡浸泡时间为75分钟，并通过搅拌增加酸洗液的流动性，酸洗至涡轮叶片表面呈现出均匀的晶粒并变为灰色，酸洗液的组分组成和组分浓度为：硝酸140g/L，氢氟酸11g/L，铬酐5g/L；酸洗结束后将涡轮叶片从酸洗液中取出，采用水压冲洗的方式清洗掉叶片表面酸洗液。
(5)去除榫头保护层：将酸洗后的涡轮叶片用温度为100℃的Na2CO3·10H20和Na3PO4·12H2O的混合溶液浸泡以去除绝缘蜡保护层，混合溶液中Na2CO3·10H20的浓度为75g/L，Na3PO4·12H2O的浓度为75g/L，去除完水洗晾干即可。
上述方法中除时间与涂层厚度有关。用精度为0.1mg的分析天平称量涂层去除前后试样的质量变化，用千分尺测量试样尺寸得到试样的总表面积，通过涂层去除速率＝质量减少量/试样总表面积/试样密度/酸洗时间，可得到试样的涂层去除速率。本实施例中涂层的去除速率约为0.38μm/min，150min能够去除46μm的涂层，并且金相检测无涂层残留，基体金属无点蚀和晶间腐蚀。
实施例2
发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，工艺步骤如下:
(1)吹砂：用吹砂机对涡轮叶片进行吹砂处理去除涡轮叶片涂层表面的污物，采用35目的氧化铝砂粒，风压为0.25MPa，吹砂时间为1.5分钟。
(2)除油：将吹砂后的涡轮叶片浸泡在温度为70℃的除油液中，浸泡时间为18分钟，充分洗除油渍；所述除油液的组分和组分浓度为：NaOH 50g/L，Na2CO3 35g/L，Na3PO4·12H2O 20g/L，Na2SiO4 7g/L；
(3)榫头保护：用电工胶带对榫头上的导流孔进行封闭，再在榫头表面均匀刷涂一层化学铣切保护胶；
(4)除涂层：将榫头保护处理后的涡轮叶片于酸洗液中浸泡浸泡时间为120分钟，并通过搅拌增加酸洗液的流动性，酸洗至涡轮叶片表面呈现出均匀的晶粒并变为灰色，酸洗液的组分组成和组分浓度为：硝酸120g/L，氢氟酸11g/L，铬酐8g/L；酸洗结束后将涡轮叶片从酸洗液中取出，采用水压冲洗的方式清洗掉叶片表面酸洗液。
(5)去除榫头保护层：手工撕除保护胶层。
实施例3
发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，工艺步骤如下:
(1)吹砂：用吹砂机对涡轮叶片进行吹砂处理去除涡轮叶片涂层表面的污物，采用25目的氧化铝砂粒，风压为0.25MPa，吹砂时间为2分钟。
(2)除油：将吹砂后的涡轮叶片浸泡在温度为60℃的除油液中，浸泡时间为10分钟，充分洗除油渍；所述除油液的组分和组分浓度为：NaOH 30g/L，Na2CO3 30g/L，Na3PO4·12H2O 10g/L，Na2SiO4 4g/L；
(3)榫头保护：用压敏胶带对榫头上的导流孔进行封闭，再在榫头表面均匀刷涂一层熔融绝缘蜡，绝缘蜡为石蜡、微晶蜡、松脂蜡熔融组合物。
(4)除涂层：将榫头保护处理后的涡轮叶片于酸洗液中浸泡浸泡时间为150分钟，酸洗至涡轮叶片表面呈现出均匀的晶粒并变为灰色，酸洗液的组分组成和组分浓度为：硝酸100g/L，氢氟酸9g/L，铬酐5g/L；
(5)去除榫头保护层：将酸洗后的涡轮叶片用温度为70℃的Na2CO3·10H20和Na3PO4·12H2O的混合溶液浸泡以去除绝缘蜡保护层，混合溶液中Na2CO3·10H20的浓度为50g/L，Na3PO4·12H2O的浓度为35g/L，去除完水洗晾干即可。

Claims (10)

1.一种发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于包括以下工艺步骤:
(1)吹砂：用吹砂机对涡轮叶片进行吹砂处理去除涡轮叶片涂层表面的污物；
(2)除油：将经吹砂处理后的涡轮叶片浸泡在除油液中，充分洗除油渍；所述除油液的组分组成包括：NaOH 25～75g/L，Na2CO3 30～40g/L，Na3PO4·12H2O 10～30g/L，Na2SiO4 3～10g/L；
(3)榫头保护：用耐高温胶带对榫头上的导流孔进行封闭，再在榫头表面均匀刷涂一层熔融绝缘蜡作为保护层；或用胶带对榫头上的导流孔进行封闭，再在榫头表面均匀刷涂一层化学铣切保护胶作为保护层；
(4)除涂层：将榫头保护处理后的涡轮叶片浸泡于酸洗液中，酸洗至涡轮叶片表面呈现出均匀的晶粒并变为灰色，酸洗液的组分组成包括：硝酸100～140g/L，氢氟酸9～12g/L，铬酐5～10g/L；
(5)去除榫头保护层：榫头保护处理若为绝缘蜡保护，将酸洗后的涡轮叶片用Na2CO3·10H20和Na3PO4·12H2O的混合溶液浸泡以去除绝缘蜡保护层，再水洗净晾干即可；若为化学铣切保护胶保护，手工撕除保护胶层即可。
2.根据权利要求1所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于步骤(1)中吹砂介质为25～40目的氧化铝砂粒，吹砂风压为0.2～0.25MPa，吹砂时间为1.5～2分钟。
3.根据权利要求1或所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于步骤(2)中除油液的温度为60～80℃，浸泡除油时间为15～20分钟。
4.根据权利要求1所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于步骤(3)中所述绝缘蜡为石蜡、微晶蜡、松脂蜡熔融组合物。
5.根据权利要求4所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于步骤(3)中所述耐高温胶带为压敏胶带。
6.根据权利要求1所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于步骤(4)中涡轮叶片在酸洗液中的浸泡酸洗时间为70～150分钟。
7.根据权利要求1所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于步骤(5)中Na2CO3·10H20和Na3PO4·12H2O混合溶液的温度为70～100℃。
8.根据权利要求7所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于步骤(5)中Na2CO3·10H20和Na3PO4·12H2O混合溶液中Na2CO3·10H20的浓度为50～75g/L，Na3PO4·12H2O的浓度为30～75g/L。
9.根据权利要求1至8中任一项权利要求所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于步骤(4)除涂层过程中，通过搅拌增加酸洗液的流动性。
10.根据权利要求1至8中任一项权利要求所述发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法，其特征在于步骤(4)酸洗结束后将涡轮叶片从酸洗液中取出，采用水压冲洗的方式清洗掉叶片表面酸洗液。
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