CN109434233A - 一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法 - Google Patents

一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109434233A
CN109434233A CN201811306216.5A CN201811306216A CN109434233A CN 109434233 A CN109434233 A CN 109434233A CN 201811306216 A CN201811306216 A CN 201811306216A CN 109434233 A CN109434233 A CN 109434233A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
cleaning
guide vane
single crystal
preprosthetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811306216.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张元伟
赵海生
毛唯
张学军
潘晖
程耀永
熊华平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Original Assignee
AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials filed Critical AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Priority to CN201811306216.5A priority Critical patent/CN109434233A/zh
Publication of CN109434233A publication Critical patent/CN109434233A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
    • B23K1/206—Cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于采用物理和化学相结合的方法去除叶片表面积碳层和渗铝层，去除裂纹表面氧化膜，为最终的钎焊修复提供洁净表面，该方法的步骤包括：(1)吹砂处理、(2)化学清洗、(3)渗铝涂层退除、(4)气相氟离子清理和(5)真空净化处理。本发明的表面清理方法适用于表面渗铝的单晶高温合金涡轮导向叶片，经本发明清理后的叶片钎焊修复效果良好，并且修复后的叶片基体无再结晶，解决了单晶高温合金涡轮导向叶片无再结晶修复的表面清理技术难题，具有显著的创新性。

Description

一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法
技术领域
本发明属于航空发动机及地面燃机修复技术领域，涉及一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法。本发明针对服役后产生裂纹的航空发动机及地面燃机单晶高温合金涡轮导向叶片，进行表面积碳清理、裂纹表面氧化膜氟离子清洗、真空净化处理以及渗铝涂层的退除，为后续钎焊修复提供表面准备。
背景技术
随着对航空发动机和地面燃机性能要求的不断提高，大量的单晶高温合金材料已用于涡轮叶片的制造。涡轮叶片是航空发动机和地面燃机的核心部件，它工作在高温燃气气氛中，承受复杂多变的热应力和机械应力，工作条件十分恶劣。在其服役一个寿命周期后，会产生裂纹、烧蚀和磨损等缺陷而导致叶片失效，其中失效模式以裂纹为主，但相应的修复技术并未随着发动机的装备而同步开展。
叶片裂纹修复的核心技术是钎焊修复前的表面准备和焊接修复技术。
叶片服役时受高温燃气冲刷，常常在叶片表面沉积一层厚厚的积碳层，积碳层由复杂的氧化物、硫化物以及燃料不完全燃烧产物，修复前必须将其去除，以露出原始叶片表面。现代发动机涡轮导向叶片表面一般制备抗氧化涂层或热障涂层，在钎焊修复前必须将涂层去除才能保证钎料对母材的润湿，有效填充裂纹区域。裂纹氧化膜去除的方法主要包括机械去除的方法和化学清理方法。机械去除方法去除氧化膜可靠性高，但伤及母材，裂纹表面氧化膜去除后形成的修复间隙增大，对于多联形式叶片可达性差，仅适用于熔焊和粉末冶金—钎焊修复结构简单、裂纹数量少的叶片。化学清理方法包括酸碱洗、高温纯氢处理及氟离子清理等方法。高温纯氢处理的方法针对含Al、Ti较低镍基高温合金或钴基高温合金裂纹表面氧化膜较为有效；酸洗与高温真空净化联合处理可有效去除不含Al、Ti元素的钴基高温合金叶片表面氧化膜；对于含Al、Ti较高的镍基高温合金及钴基高温合金叶片及其他热端部件，裂纹表面将产生由Al2O3、TiO2、Cr2O3等组成的复杂、致密氧化膜，常规化学酸、碱洗的方法难以去除，而氟离子化学清理方法已被公认为去除裂纹表面氧化膜的最有效的方法。
进口某30MW燃气轮机高压涡轮导向叶片母材为Rene N5单晶高温合金，对应国产DD5单晶合金。上述叶片为双联结构，母材含有较高的Al、Ti元素，服役后失效叶片裂纹表面氧化膜难以用机械清理或常规酸、碱洗的方法清除，并且该材料熔焊焊接性较差，因此只能采取氟离子清洗和钎焊修复的方法进行裂纹表面氧化膜清理和钎焊修复。并且叶片表面制有渗铝涂层，钎焊修复前应先将涂层去除。但是，关于DD5和Rene N5单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前系统的表面清理方法未见报道。
发明内容
本发明的目的是：本发明针对服役后产生裂纹的航空发动机及地面燃机单晶高温合金涡轮导向叶片，进行表面积碳清理、裂纹表面氧化膜氟离子清洗、真空净化处理以及渗铝涂层的退除，为后续钎焊修复提供表面准备。采用本清理方法能够避免了叶片表面变形和应力的产生，经后续钎焊修复后叶片基体无再结晶。
本发明的技术方案是：一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于采用物理和化学相结合的方法去除叶片表面积碳层和渗铝层，去除裂纹表面氧化膜，为最终的钎焊修复提供洁净表面，该方法的步骤包括：
(1)吹砂处理、(2)化学清洗、(3)渗铝涂层退除、(4)气相氟离子清理和(5)真空净化处理。
具体步骤如下：
(1)吹砂处理：采用吹砂机，对导向叶片进行吹砂处理，去除服役后叶片表面氧化皮和积碳层；用较低的压力和较细的砂粒对叶片进行吹砂；
(2)化学清洗：采用具有加热和搅拌功能的不锈钢清洗槽，并且水槽应有水喷枪，将导向器叶片浸入盛有专用积碳清洗溶液的不锈钢水槽，加热至70℃～82℃，适当搅拌，浸泡15min～60min后取出导向器叶片，用水枪冲洗；可视叶片表面情况重复清洗，重复清洗次数不超过3次；浸入热水槽漂洗，加热至66℃以上；漂洗后，用压缩空气吹干导向器表面水分，放入烘箱100℃烘至表面无水迹；
(3)渗铝涂层退除：先将保护剂加热到熔融状态，再用毛刷将熔融的保护剂涂覆在叶片无涂层部位；将叶片浸入酸性清洗溶液中浸蚀15～30min；浸蚀后的叶片用沸水浸泡，再用加热炉焙烧，去除保护剂；
优选地，采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，去除叶片表面渗铝层；或采用硝酸或磷酸溶液等去除渗铝层，先将保护剂加热到熔融状态，再用毛刷将熔融的保护剂涂覆在叶片无涂层部位，将叶片浸入酸性清洗溶液中浸蚀15～30min；浸蚀后的叶片用沸水浸泡，再用加热炉焙烧，去除保护剂。
(4)气相氟离子清理：将清洗后的单晶导向叶片放入气相氟离子清洗专用设备，在反应气HF和载气H2的气氛环境下，通过化学反应的方法将叶片表面尤其是裂纹内表面的氧化膜彻底清理干净，氟离子清理反应温度1050～1100℃，反应时间2～12h；清理反应完成后继续通入HF和H2至炉温降至500℃以下，停止通入HF，继续H2并通入惰性气体Ar进行反应炉和气路清洗，清理掉残留的有毒有害气体，气路清洗时间不低于30min；
(5)真空净化处理：将氟离子去膜处理后的叶片放入真空炉中进行真空净化处理，处理温度1160～1220℃，真空压强低于5×10-2Pa，净化处理时间15～60min，视工艺情况可采取高温充氩保护。
优选地，步骤1中吹砂时采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，且同一位置吹砂时间不超过2min。
优选地，专用化学清洗溶液可以是KMnO4+NaOH混合溶液，溶液浓度为KMnO4含量30～50g/L，NaOH含量50～70g/L。
优选地，专用化学清洗溶液可以是Androx 6333A溶液或Ardrox 6376溶液或Turbo5948-R溶液或其他去积碳溶液。
优选地，涂层退除用保护剂为石蜡和松香，其中石蜡质量百分比为60～80％。
优选地，涂层退除溶液为磷酸、硝酸和冰醋酸的混合溶液，混合比例为2:1:1；还可以是硝酸和氨基磺酸的混合液，浓度分别是50～100mL/L，30～50g/L。
优选地，氟离子清理反应气HF纯度和浓度分别是5～20％vol.和99％、其余为99.999％H2。
优选地，氟离子清理气路清洗用H2纯度和浓度分别是99.999％和40～60％vol.，其余为99.999％Ar。
优选地，真空净化处理保温15min后对炉体进行充入氩气保护，充气压力100～300Pa。
本发明的优点是：
本发明提供了一种完整的单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，采用吹沙、化学清洗、氟离子清洗以及真空净化联合清理工艺，可以有效地去除裂纹表面氧化膜，并且不会导致叶片裂纹钎焊修复时发生再结晶。
本发明与传统的叶片表面清理方法的区别在于：
1)常规吹砂的压力一般在0.5～0.8MPa，并且砂粒粒度一般大于280μm，容易造成叶片表面塑性变形和产生残余应力，在后续的高温钎焊时容易引起叶片表面再结晶，从而影响叶片的使用性能；而本发明吹砂时采用0.3～0.4MPa较低压力和154μm的细颗粒，并严格控制吹砂时间，避免了叶片表面变形和残余应力的产生，防止叶片在后续高温钎焊过程中发生再结晶；
2)采用化学浸洗的方法去除叶片表面积碳层，叶片放入具有加热和搅拌功能的不锈钢清洗槽，有利于增加溶液与叶片表面的接触反应，在一定的温度和搅拌作用下，去除更高效，效果更好，浸洗后用一定压力的水枪冲洗表面，有利于残留附着物脱落，重复浸洗后，叶片表面积碳层去除效果更佳；
3)涂层退除时，既要对无涂层部位进行防护，又要控制涂层部位退除反应程度；本发明采用保护剂对无涂层部位进行涂刷保护，所用保护剂易于去除，并且不会对叶片基地产生不利影响；退涂层溶液采用腐蚀性较小的溶液，既保证均匀退除叶片表面涂层，又要易于控制反应程度，不损伤叶片基体，不造成叶片表面合金元素损失；
4)针对含有Al、Ti元素合金叶片，常规酸、碱洗的方法无法去除裂纹内部氧化膜，必须采用氟离子清洗的方法进行去除，根据不同叶片裂纹形式，可选择不同的氟离子清洗工艺参数，有效控制去膜反应程度，既保证裂纹内部氧化膜被完全清除掉，又要避免过度反应导致叶片基体合金的元素损失；并且与传统的机械去除方法相比，不损伤基体，不产生重熔层或变形层，降低钎焊修复过程中的单晶叶片再结晶风险，并且可达性好，氧化膜去除后裂纹间隙小，利于提高后续钎焊修复的质量；
5)真空净化处理能够使叶片表面残留的氧化物、氟离子反应产物等在高温真空环境下挥发并被抽出，保证后续钎焊修复时良好的气氛环境，有利于钎料润湿待修复裂纹表面，保证裂纹被钎料完整填充，形成致密的钎缝，有利于提高修复部位的力学性能；
6)各个工序和技术本身均为常规技术，但对于单晶涡轮导向叶片表面清理时需考虑叶片再结晶风险问题；本发明通过常规技术的有效组合并加以控制能够实现单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的优质表面清理，有效防止了叶片在钎焊修复及后续使用过程中的再结晶风险，并且该方法并可扩展应用于其他单晶高温合金部件的焊修领域。
具体实施方式
实施例一：
(1)吹砂处理：采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，去除服役后叶片表面氧化皮和积碳层；用较低的压力和较细的砂粒对叶片进行吹砂，并且同一位置吹砂时间不超过2min；
(2)化学清洗：采用KMnO4+NaOH混合溶液对叶片进行化学清洗，溶液浓度为KMnO4含量30g/L，NaOH含量50g/L，溶液温度75℃，适当搅拌，浸泡30min后取出导向器叶片，用水枪冲洗；可视叶片表面情况重复清洗，重复清洗次数不超过3次；浸入热水槽漂洗，加热至70℃；漂洗后，用压缩空气吹干导向器表面水分，放入烘箱100℃烘40min；
(3)渗铝涂层退除：保护剂为石蜡和松香，其中石蜡质量百分比为70％，先将保护剂加热到熔融状态，再用毛刷将熔融的保护剂涂覆在叶片无涂层部位；将叶片浸入磷酸、硝酸和冰醋酸的混合溶液，混合比例为2:1:1，浸蚀20min；浸蚀后的叶片用沸水浸泡，再用加热炉560℃/2h焙烧，去除保护剂。采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，去除服役后叶片表面渗铝层。
(4)气相氟离子清理：将清洗后的单晶导向叶片放入气相氟离子清洗专用设备，在反应气HF(20％vol.)和载气H2的气氛环境下，通过化学反应的方法将叶片表面尤其是裂纹内表面的氧化膜彻底清理干净，氟离子清理反应温度1050℃，反应时间2h；清理反应完成后继续通入HF和H2至炉温降至500℃以下，停止通入HF，继续H2并通入惰性气体Ar进行反应炉和气路清洗，清理掉残留的有毒有害气体，气路清洗时间50min；
(5)真空净化处理：将氟离子去膜处理后的叶片放入真空炉中进行真空净化处理，处理温度1180℃，真空压强低于5×10-2Pa，净化处理时间60min，炉冷。
实施例二：
(1)吹砂处理：采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，去除服役后叶片表面氧化皮和积碳层；用较低的压力和较细的砂粒对叶片进行吹砂，并且同一位置吹砂时间不超过2min；
(2)化学清洗：采用KMnO4+NaOH混合溶液对叶片进行化学清洗，溶液浓度为KMnO4含量40g/L，NaOH含量60g/L，溶液温度80℃，适当搅拌，浸泡30min后取出导向器叶片，用水枪冲洗；可视叶片表面情况重复清洗，重复清洗次数不超过3次；浸入热水槽漂洗，加热至75℃；漂洗后，用压缩空气吹干导向器表面水分，放入烘箱100℃烘40min；
(3)渗铝涂层退除：保护剂为石蜡和松香，其中石蜡质量百分比为70％，先将保护剂加热到熔融状态，再用毛刷将熔融的保护剂涂覆在叶片无涂层部位；将叶片浸入硝酸和氨基磺酸的混合液，浓度分别是50mL/L，50g/L，浸蚀30min；浸蚀后的叶片用沸水浸泡，再用加热炉580℃/2h焙烧，去除保护剂。采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，去除服役后叶片表面渗铝层。
(4)气相氟离子清理：将清洗后的单晶导向叶片放入气相氟离子清洗专用设备，在反应气HF(15％vol.)和载气H2的气氛环境下，通过化学反应的方法将叶片表面尤其是裂纹内表面的氧化膜彻底清理干净，氟离子清理反应温度1070℃，反应时间8h；清理反应完成后继续通入HF和H2至炉温降至500℃以下，停止通入HF，继续H2并通入惰性气体Ar进行反应炉和气路清洗，清理掉残留的有毒有害气体，气路清洗时间50min；
(5)真空净化处理：将氟离子去膜处理后的叶片放入真空炉中进行真空净化处理，处理温度1200℃，真空压强低于5×10-2Pa，净化处理时间30min，炉冷。
实施例三：
(1)吹砂处理：采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，去除服役后叶片表面氧化皮和积碳层；用较低的压力和较细的砂粒对叶片进行吹砂，并且同一位置吹砂时间不超过2min；
(2)化学清洗：采用Androx 6333A溶液对叶片进行化学清洗，溶液温度80℃，适当搅拌，浸泡15min后取出导向器叶片，用水枪冲洗；可视叶片表面情况重复清洗，重复清洗次数不超过3次；浸入热水槽漂洗，加热至75℃；漂洗后，用压缩空气吹干导向器表面水分，放入烘箱100℃烘30min；
(3)渗铝涂层退除：保护剂为石蜡和松香，其中石蜡质量百分比为70％，先将保护剂加热到熔融状态，再用毛刷将熔融的保护剂涂覆在叶片无涂层部位；将叶片浸入磷酸、硝酸和冰醋酸的混合溶液，混合比例为2:1:1，浸蚀30min；浸蚀后的叶片用沸水浸泡，再用加热炉580℃/2h焙烧，去除保护剂。
(4)气相氟离子清理：将清洗后的单晶导向叶片放入气相氟离子清洗专用设备，在反应气HF(5％vol.)和载气H2的气氛环境下，通过化学反应的方法将叶片表面尤其是裂纹内表面的氧化膜彻底清理干净，氟离子清理反应温度1100℃，反应时间12h；清理反应完成后继续通入HF和H2至炉温降至500℃以下，停止通入HF，继续H2并通入惰性气体Ar进行反应炉和气路清洗，清理掉残留的有毒有害气体，气路清洗时间50min；
(5)真空净化处理：将氟离子去膜处理后的叶片放入真空炉中进行真空净化处理，处理温度1220℃，真空压强低于5×10-2Pa，净化处理时间15min，保温15min后对炉体进行充入氩气保护，充气压力100～300Pa。
实施例四：
(1)吹砂处理：采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，去除服役后叶片表面氧化皮和积碳层；用较低的压力和较细的砂粒对叶片进行吹砂，并且同一位置吹砂时间不超过2min；
(2)化学清洗：采用Ardrox 6376溶液对叶片进行化学清洗，溶液温度80℃，适当搅拌，浸泡15min后取出导向器叶片，用水枪冲洗；可视叶片表面情况重复清洗，重复清洗次数不超过3次；浸入热水槽漂洗，加热至75℃；漂洗后，用压缩空气吹干导向器表面水分，放入烘箱100℃烘30min；
(3)渗铝涂层退除：保护剂为石蜡和松香，其中石蜡质量百分比为80％，先将保护剂加热到熔融状态，再用毛刷将熔融的保护剂涂覆在叶片无涂层部位；将叶片浸入磷酸、硝酸和冰醋酸的混合溶液，混合比例为2:1:1，浸蚀30min；浸蚀后的叶片用沸水浸泡，再用加热炉580℃/2h焙烧，去除保护剂。
(4)气相氟离子清理：将清洗后的单晶导向叶片放入气相氟离子清洗专用设备，在反应气HF(10％vol.)和载气H2的气氛环境下，通过化学反应的方法将叶片表面尤其是裂纹内表面的氧化膜彻底清理干净，氟离子清理反应温度1100℃，反应时间12h；清理反应完成后继续通入HF和H2至炉温降至500℃以下，停止通入HF，继续H2并通入惰性气体Ar进行反应炉和气路清洗，清理掉残留的有毒有害气体，气路清洗时间50min；
(5)真空净化处理：将氟离子去膜处理后的叶片放入真空炉中进行真空净化处理，处理温度1160℃，真空压强低于5×10-2Pa，净化处理时间60min，保温15min后对炉体进行充入氩气保护，充气压力100～300Pa。
实施例五：
(1)吹砂处理：采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，去除服役后叶片表面氧化皮和积碳层；用较低的压力和较细的砂粒对叶片进行吹砂，并且同一位置吹砂时间不超过2min；
(2)化学清洗：采用Turbo 5948-R溶液对叶片进行化学清洗，溶液温度82℃，适当搅拌，浸泡15min后取出导向器叶片，用水枪冲洗；可视叶片表面情况重复清洗，重复清洗次数不超过3次；浸入热水槽漂洗，加热至75℃；漂洗后，用压缩空气吹干导向器表面水分，放入烘箱100℃烘30min；
(3)渗铝涂层退除：保护剂为石蜡和松香，其中石蜡质量百分比为80％，先将保护剂加热到熔融状态，再用毛刷将熔融的保护剂涂覆在叶片无涂层部位；将叶片浸入硝酸和氨基磺酸的混合液，浓度分别是100mL/L，30g/L，浸蚀30min；浸蚀后的叶片用沸水浸泡，再用加热炉580℃/2h焙烧，去除保护剂。
(4)气相氟离子清理：将清洗后的单晶导向叶片放入气相氟离子清洗专用设备，在反应气HF(15％vol.)和载气H2的气氛环境下，通过化学反应的方法将叶片表面尤其是裂纹内表面的氧化膜彻底清理干净，氟离子清理反应温度1100℃，反应时间2h；清理反应完成后继续通入HF和H2至炉温降至500℃以下，停止通入HF，继续H2并通入惰性气体Ar进行反应炉和气路清洗，清理掉残留的有毒有害气体，气路清洗时间50min；
(5)真空净化处理：将氟离子去膜处理后的叶片放入真空炉中进行真空净化处理，处理温度1200℃，真空压强低于5×10-2Pa，净化处理时间30min，保温15min后对炉体进行充入氩气保护，充气压力100～300Pa。

Claims (10)

1.一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于采用物理和化学相结合的方法去除叶片表面积碳层和渗铝层，去除裂纹表面氧化膜，为最终的钎焊修复提供洁净表面，该方法的步骤包括：(1)吹砂处理、(2)化学清洗、(3)渗铝涂层退除、(4)气相氟离子清理和(5)真空净化处理。
2.根据权利要求1所述的一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)吹砂处理：采用吹砂机，对导向叶片进行吹砂处理，去除服役后叶片表面氧化皮和积碳层；用低的压力和细的砂粒对叶片进行吹砂；
(2)化学清洗：采用具有加热和搅拌功能的不锈钢清洗槽，并且水槽应有水喷枪，将导向器叶片浸入盛有专用于积碳清洗的化学清洗溶液的不锈钢水槽，加热至70℃～82℃，适当搅拌，浸泡15min～60min后取出导向器叶片，用水枪冲洗；可视叶片表面情况重复清洗，重复清洗次数不超过3次；浸入热水槽漂洗，加热至66℃以上；漂洗后，用压缩空气吹干导向器表面水分，放入烘箱100℃烘至表面无水迹；
(3)渗铝涂层退除：先将保护剂加热到熔融状态，再用毛刷将熔融的涂层退除用保护剂涂覆在叶片无涂层部位；将叶片浸入酸性清洗溶液中浸蚀15～30min；浸蚀后的叶片用沸水浸泡，再用加热炉焙烧，去除保护剂；
(4)气相氟离子清理：将清洗后的单晶导向叶片放入气相氟离子清洗专用设备，在反应气HF和载气H2的气氛环境下，通过化学反应的方法将叶片表面尤其是裂纹内表面的氧化膜彻底清理干净，氟离子清理反应温度1050～1100℃，反应时间2～12h；清理反应完成后继续通入HF和H2至炉温降至500℃以下，停止通入HF，继续H2并通入惰性气体Ar进行反应炉和气路清洗，清理掉残留的有毒有害气体，气路清洗时间不低于30min；
(5)真空净化处理：将氟离子去膜处理后的叶片放入真空炉中进行真空净化处理，处理温度1160～1220℃，真空压强低于5×10-2Pa，净化处理时间15～60min，视工艺情况可采取高温充氩保护。
3.根据权利要求1所述的一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于：步骤1中吹砂时采用湿吹砂机，在压力0.3～0.4MPa下，用粒度小于154μm的刚玉，对导向叶片进行吹砂处理，且同一位置吹砂时间不超过2min。
4.根据权利要求3所述的一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于：专用化学清洗溶液是KMnO4+NaOH混合溶液，混合溶液浓度为KMnO4含量30～50g/L，NaOH含量50～70g/L。
5.根据权利要求2所述的一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于：步骤2中所述化学清洗溶液是Androx 6333A溶液或Ardrox 6376溶液或Turbo5948-R溶液或其他去积碳溶液。
6.根据权利要求2所述的一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于：步骤3中涂层退除用保护剂为石蜡和松香，其中石蜡质量百分比为60～80％。
7.根据权利要求2或6所述的一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于：涂层退除溶液为磷酸、硝酸和冰醋酸的混合溶液，混合比例为2:1:1；或者是硝酸和氨基磺酸的混合液，浓度分别是50～100mL/L，30～50g/L。
8.根据权利要求2所述的一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于：步骤4中氟离子清理反应气HF纯度和浓度分别是5～20％vol.和99％、其余为99.999％的H2。
9.根据权利要求2或8所述的一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于：氟离子清理气路清洗用H2纯度和浓度分别是99.999％和40～60％vol，其余为99.999％的Ar。
10.根据权利要求2所述的一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法，其特征在于：真空净化处理保温15min后对炉体进行充入氩气保护，充气压力100～300Pa。
CN201811306216.5A 2018-11-02 2018-11-02 一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法 Pending CN109434233A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811306216.5A CN109434233A (zh) 2018-11-02 2018-11-02 一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811306216.5A CN109434233A (zh) 2018-11-02 2018-11-02 一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109434233A true CN109434233A (zh) 2019-03-08

Family

ID=65550838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811306216.5A Pending CN109434233A (zh) 2018-11-02 2018-11-02 一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109434233A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110480007A (zh) * 2019-05-23 2019-11-22 中国人民解放军第五七一九工厂 一种航空发动机无冠定向凝固晶涡轮工作叶片叶尖裂纹的微高强度创修复方法
CN110497049A (zh) * 2019-07-19 2019-11-26 江苏江航智飞机发动机部件研究院有限公司 一种镍基超合金材料叶片的加工方法
CN110514492A (zh) * 2019-08-02 2019-11-29 中北大学 选择性激光熔化成形镍基高温合金IN718中γ″相的检测方法
CN112962013A (zh) * 2021-01-28 2021-06-15 北京科技大学 一种单晶高温合金扩散外延生长修复材料及修复方法
CN115647501A (zh) * 2022-11-09 2023-01-31 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种用于涡轮导向叶片大尺寸裂纹修理的钎焊方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4655383A (en) * 1984-05-17 1987-04-07 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation Method of repairing heat resistant alloy parts
US5898994A (en) * 1996-06-17 1999-05-04 General Electric Company Method for repairing a nickel base superalloy article
US20030066177A1 (en) * 2001-05-14 2003-04-10 Alexander Schnell Method for isothermal brazing of single crystal components
CN101733610A (zh) * 2008-11-26 2010-06-16 通用电气公司 用于tbc涂覆的涡轮部件的修复方法
CN102817000A (zh) * 2012-07-31 2012-12-12 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种高压涡轮工作叶片抗氧化腐蚀涂层修复方法
CN106493505A (zh) * 2016-11-16 2017-03-15 中国人民解放军第五七九工厂 一种航空发动机导向器叶片三维尺寸修复的先进钎焊方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4655383A (en) * 1984-05-17 1987-04-07 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation Method of repairing heat resistant alloy parts
US5898994A (en) * 1996-06-17 1999-05-04 General Electric Company Method for repairing a nickel base superalloy article
US20030066177A1 (en) * 2001-05-14 2003-04-10 Alexander Schnell Method for isothermal brazing of single crystal components
CN101733610A (zh) * 2008-11-26 2010-06-16 通用电气公司 用于tbc涂覆的涡轮部件的修复方法
CN102817000A (zh) * 2012-07-31 2012-12-12 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种高压涡轮工作叶片抗氧化腐蚀涂层修复方法
CN106493505A (zh) * 2016-11-16 2017-03-15 中国人民解放军第五七九工厂 一种航空发动机导向器叶片三维尺寸修复的先进钎焊方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任耀文 等: "航空发动机零件裂纹的真空补钎", 《焊接》 *
张斌科 等: "航空发动机高压涡轮叶片失效涂层的清除", 《电镀与涂饰》 *
李发光等: "《内燃动力装置维修与管理实验实作》", 31 May 1997, 海军工程学院 *
李金桂: "《现代表面工程设计手册》", 30 September 2000, 国防工业出版社 *
美国金属学会: "《金属手册，第十一卷(第八版) 无损检测与质量控制》", 31 January 1988, 机械工业出版社 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110480007A (zh) * 2019-05-23 2019-11-22 中国人民解放军第五七一九工厂 一种航空发动机无冠定向凝固晶涡轮工作叶片叶尖裂纹的微高强度创修复方法
CN110497049A (zh) * 2019-07-19 2019-11-26 江苏江航智飞机发动机部件研究院有限公司 一种镍基超合金材料叶片的加工方法
CN110514492A (zh) * 2019-08-02 2019-11-29 中北大学 选择性激光熔化成形镍基高温合金IN718中γ″相的检测方法
CN110514492B (zh) * 2019-08-02 2022-02-08 中北大学 选择性激光熔化成形镍基高温合金IN718中γ″相的检测方法
CN112962013A (zh) * 2021-01-28 2021-06-15 北京科技大学 一种单晶高温合金扩散外延生长修复材料及修复方法
CN112962013B (zh) * 2021-01-28 2022-04-12 北京科技大学 一种单晶高温合金扩散外延生长修复材料及修复方法
CN115647501A (zh) * 2022-11-09 2023-01-31 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种用于涡轮导向叶片大尺寸裂纹修理的钎焊方法
CN115647501B (zh) * 2022-11-09 2024-05-17 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种用于涡轮导向叶片大尺寸裂纹修理的钎焊方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109434233A (zh) 一种单晶涡轮导向叶片裂纹钎焊修复前的表面清理方法
US3622391A (en) Process of stripping aluminide coating from cobalt and nickel base alloys
JP4762393B2 (ja) 拡散アルミニドコーティングからの高温腐蝕生成物の除去方法
EP1314797B1 (en) Chemical removal of a chromium oxide coating from an article
JP3027005B2 (ja) 腐食した超合金または耐熱鋼製部材の再研磨方法および再研磨された部材
SE447489B (sv) Forfarande for reparering av tranga fordjupningar i ytan av foremal av ni-baserad varmhallfast legering
US6146692A (en) Caustic process for replacing a thermal barrier coating
JP4279104B2 (ja) マスキング用囲いで部分的にマスクされたガスタービン翼を気相アルミナイド処理する方法
EP2751306B1 (en) Localized cleaning process
JPS6151037B2 (zh)
US20090134035A1 (en) Method for forming platinum aluminide diffusion coatings
US20090107003A1 (en) Technology for Cleaning Thermal Fatigue Cracks in Nickel-Based Superalloys With a High Chromium Content
CN102717224B (zh) 一种燃气轮机叶片大间隙缺陷粉末熔结成型修复方法
US20060231123A1 (en) Method for removing a layer area of a component
CN113351881A (zh) 一种航空发动机机匣的混合增材制备方法
US9139903B2 (en) Chemical vapor deposition of metal layers for improved brazing
CN114392980A (zh) 一种用于去除tbc陶瓷涂层的熔盐制备工艺和清洗工艺
CN114107993A (zh) 一种燃气轮机透平动叶叶片的金属粘结层的酸洗剥离工艺
CN106757026B (zh) 一种发动机涡轮叶片AlSiY涂层的去除方法
CN106757236A (zh) 提高不锈钢表面钯膜层耐腐蚀性能的方法及钯膜层
US9103037B2 (en) Method for stripping gamma-gamma prime coating from gamma-gamma prime alloy
JP3706554B2 (ja) 高温部材表面の耐酸化性膜の除去方法
CN115386830A (zh) 化学法去除叶片气相沉积涂层的遮蔽防护方法
JP2001214708A (ja) タービン部品の補修方法、ｈｆクリーニングの前処理方法およびタービン翼
KR100587911B1 (ko) 니켈기 초내열합금에 대한 저입열 용접보수방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190308