CN116875937A - 一种防渗铝层用料浆及其制备方法和在防渗铝层中的应用 - Google Patents
一种防渗铝层用料浆及其制备方法和在防渗铝层中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116875937A CN116875937A CN202310751126.1A CN202310751126A CN116875937A CN 116875937 A CN116875937 A CN 116875937A CN 202310751126 A CN202310751126 A CN 202310751126A CN 116875937 A CN116875937 A CN 116875937A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- slurry
- aluminum layer
- layer
- seepage
- 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
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 146
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 146
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 127
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 119
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 36
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 36
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 28
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 22
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 15
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 7
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 8
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/04—Diffusion into selected surface areas, e.g. using masks
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
本发明涉及合金表面处理领域,具体为一种防渗铝层用料浆及其制备方法和在防渗铝层中的应用。防渗铝层用料浆包括第一种防渗铝层用料浆和第二种防渗铝层用料浆;其中,第一种防渗铝层用料浆各组分的重量份数为:Ni粉10~20份、Ni3Al粉20~30份、Al2O3粉20~30份、粘结剂30~40份;第二种防渗层用料浆各组分的重量份数为:Ni粉40~55份、Ni3Al粉20~35份、粘结剂20~30份。上述两种防渗铝用料浆按照顺序分别涂刷至叶片榫头表面后,在70~90℃进行烘干,时间为20~40min,最终形成防渗铝层,在后续渗铝过程中,对榫头位置起防渗作用。本发明的防渗铝层用料浆成本低,制备过程简单易于操作,适用于多种镍基高温合金不同工艺下的榫头渗铝防护。
Description
技术领域
本发明涉及合金表面处理领域,具体为一种防渗铝层用料浆及其制备方法和在防渗铝层中的应用。
背景技术
涡轮叶片是航空发动机以及舰用燃气轮机的关键热端部件,通常采用镍基高温合金作为基体,因为其使用温度较高而且具有优异的高温力学性能。但叶片经常在严苛的环境下服役时,不可避免会受到高温氧化和高温腐蚀的侵害。为了延长叶片的服役寿命,常用的方法是在叶片表面制备一层铝化物涂层。渗铝涂层是一种常用的铝化物涂层,如今最常使用的为NiAl涂层和(Ni,Pt)Al涂层,它制备工艺简单、投入成本低,能显著提高涡轮叶片的抗高温氧化和抗高温腐蚀的性能。
但是,渗铝过程会对叶片榫头产生不利影响:叶片上的榫头通常作为连接叶片和涡轮盘的接口,需要很高的精度以保证叶片与涡轮盘紧密配合。当榫头存在涂层时,榫头的几何尺寸增加,使得叶片无法正确地嵌入涡轮盘,导致配合失效;涂层的存在还可能会降低榫头的表面硬度和耐磨性能,从而加速榫头的磨损和老化。这些因素会影响整个发动机的运行效率和可靠性,严重时甚至可能造成机械故障或事故。因此,在叶片制备渗铝涂层前,对榫头进行防渗处理是至关重要的。国外对榫头防渗技术进行了严格的技术封锁,目前国内研究急需找到一种操作简单、成本低廉、适用于不同镍基高温合金及不同渗铝工艺的防渗铝层制备方法。
发明内容
为了避免渗铝对榫头造成的不良影响,需在渗铝前对叶片榫头表面进行防渗处理,本发明的目的是提供一种防渗铝层用料浆及其制备方法和在防渗铝层中的应用,其操作简单、成本低廉,适用于不同镍基高温合金及不同渗铝工艺。
本发明的技术方案是:
一种防渗铝层用料浆,防渗铝层用料浆包括第一种防渗铝层用料浆和第二种防渗铝层用料浆;其中,第一种防渗铝层用料浆各组分的重量份数为:Ni粉10~20份、Ni3Al粉20~30份、Al2O3粉20~30份、粘结剂30~40份;第二种防渗层用料浆各组分的重量份数为:Ni粉40~55份、Ni3Al粉20~35份、粘结剂20~30份。
所述的防渗铝层用料浆,使用的Ni粉为高纯Ni粉,熔点为1453℃,粒径为1~10μm,对其表面形貌无硬性要求。
所述的防渗铝层用料浆,使用的Ni3Al粉为高纯Ni3Al粉,熔点为1350℃,颗粒粒径为1~5μm,要求具有表面粗糙的形貌特征。
所述的防渗铝层用料浆,使用的Al2O3粉为高纯ɑ-Al2O3粉,熔点为2010~2050℃,粒径为5~20μm,要求呈现出表面光滑的片状特征。
所述的防渗铝层用料浆,使用的粘结剂是一种耐高温无机粘结剂,主要成分为硅酸钠。
所述的防渗铝层用料浆的制备方法,具体步骤如下:
步骤1)按照第一种防渗铝层用料浆各组分的重量份数配比Ni粉、Ni3Al粉和Al2O3粉,用干粉搅拌机将粉末混合5~10小时,得到混合均匀的第一种混合粉末;然后将第一种混合粉末与按照重量份数称取的粘结剂用混合机进行搅拌,搅拌时间为20~30分钟,得到第一种防渗铝层用料浆;
步骤2)按照第二种防渗层用料浆各组分的重量份数配比Ni粉和Ni3Al粉,用干粉搅拌机将粉末混合5~10小时,得到混合均匀的第二种混合粉末;然后将第二种混合粉末与按照重量份数称取的粘结剂用混合机搅拌20~30分钟,得到第二种防渗铝层用料浆。
所述的防渗铝层用料浆在防渗铝层中的应用,防渗铝层用料浆主要使用在制备渗铝涂层前的镍基高温合金叶片的榫头位置,即无需渗层部位;通过在榫头位置涂刷料浆制备防渗铝层,防止在渗铝过程中其表面产生渗铝层。
所述的防渗铝层用料浆在防渗铝层中的应用,在制备渗铝涂层前的镍基高温合金叶片的榫头位置涂刷防渗铝层用料浆,具体步骤如下:
步骤1)将第一种防渗铝层用料浆直接涂刷在榫头表面,要求完全覆盖榫头,但不会覆盖到叶片上,然后在70~90℃进行烘干,时间为20~40分钟;
步骤2)取出烘干后的叶片,重复1~3次步骤1),得到覆盖第一种防渗铝层的榫头;
步骤3)取出烘干后的叶片,将第二种防渗铝层用料浆涂刷在覆盖第一种防渗铝层的榫头表面,要求完全覆盖榫头,但不会覆盖到叶片上,然后在70~90℃进行烘干,时间为20~40分钟;
步骤4)取出烘干后的叶片,重复1~3次步骤3,得到性能优异、能对榫头表面起保护和遮蔽作用的防渗铝层。
所述的防渗铝层用料浆在防渗铝层中的应用,步骤2)得到的第一种防渗铝层中包含Ni粉、Ni3Al粉和Al2O3粉,保证第一种防渗铝层的高温稳定性;其中,Ni3Al粉呈现粗糙表面,使得第一种防渗铝层与榫头表面结合性良好;Al2O3粉呈现出表面光滑片状特征,则保证在渗铝过程中第一种防渗铝层不会与叶片烧结在一起;
步骤4)得到的第二种防渗铝层中包含Ni粉和Ni3Al粉,在高温渗铝过程中第二种防渗层会烧结,从而形成坚硬的防护外壳,阻碍铝源进入;两种金属粉末的混合保证第二种防渗铝层在高温渗铝过程中,保持良好的稳定性。
所述的防渗铝层用料浆在防渗铝层中的应用,按照步骤顺序制备防渗铝层,第二种防渗铝层在外层,在高温渗铝过程中,提供主要防渗效果;第一种防渗铝层与叶片直接接触,高温下不会烧结,并消耗通过第二种防渗铝层向内扩散的铝源;第一种防渗铝层厚度为5~20毫米,第二种防渗铝层厚度为40~80毫米,两者结合得到一种易于去除、防渗效果优异的防渗铝层。
本发明的设计思想是:
本发明提出一种防渗铝层和防渗铝层用料浆的制备方法,通过防止高温渗铝过程中铝源的向内扩散,避免叶片榫头位置(无需渗层部位)产生渗铝层。防渗铝层用料浆包括第一种防渗铝层用料浆和第二种防渗铝层用料浆,防渗铝层用料浆主要使用在制备渗铝涂层前的镍基高温合金叶片的榫头位置(即无需渗层部位),通过在榫头位置涂刷料浆制备防渗铝层,防止在渗铝过程中其表面产生渗铝层。其中:
第一种防渗铝层用料浆中包含Ni粉、Ni3Al粉、Al2O3粉和粘结剂,用于形成第一种防渗铝层,第一种防渗铝层与叶片接触,高温下不会烧结,利于去除,而且可以消耗少量通过第二种防渗铝层向内扩散的铝源。第二种防渗铝层用料浆中包含Ni粉、Ni3Al粉和粘结剂,用于形成第二种防渗铝层,第二种防渗铝层在外层,在高温渗铝过程中,提供主要防渗效果。第一种防渗铝层、第二种防渗铝层两者结合得到一种易于去除,防渗效果优异的防渗铝层。
第一种防渗铝层中,Ni粉、Ni3Al粉、Al2O3粉的熔点分别为1453℃、1350℃和2010~2050℃,保证了第一种防渗铝层的高温稳定性。Ni3Al粉呈现粗糙表面,使得第一种防渗铝层与榫头表面结合性良好;Al2O3粉呈现出表面光滑片状特征,则保证在渗铝过程中第一种防渗铝层不会与叶片烧结在一起。第一种防渗铝层是为了在达到轻微防渗效果的同时,也能易于去除,避免对叶片造成损伤。
第二种防渗铝层在高温渗铝过程中会烧结,从而形成坚硬的防护外壳,阻碍铝源进入;而且,因为其镍含量较高,可以消耗铝,防止在榫头表面形成渗铝层。两种金属粉末Ni粉、Ni3Al粉的混合保证第二种防渗铝层在高温渗铝过程中,保持良好的稳定性;此外,Ni3Al粉的存在会增加烧结后的第二种防渗层的韧性,使得后期易于去除。
本发明的优点及有益效果是:
1、本发明通过两种防渗层结合的方式,得到一种易于去除、防渗效果优异的防渗铝层,在后续渗铝过程中,对榫头位置起防渗作用。
2、本发明的防渗铝层制备方法操作简单,成本低廉。
3、本发明的防渗铝层高温稳定性优异,适用于不同镍基高温合金和不同渗铝工艺。
附图说明
图1是Ni3Al粉(a)和Al2O3粉(b)的形貌的特征。
图2是第一种铸造镍基高温合金叶片渗铝制备NiAl涂层后,叶身位置的截面形貌。
图3是第一种铸造镍基高温合金叶片渗铝制备NiAl涂层后,经过防渗处理的榫头不同位置的截面形貌(a)和(b)。
图4是第二种定向柱晶镍基高温合金叶片渗铝制备NiAl涂层后,叶身位置的截面形貌。
图5是第二种定向柱晶镍基高温合金叶片渗铝制备NiAl涂层后,经过防渗处理的榫头不同位置的截面形貌(a)、(b)和(c)。
图6是第三种定向凝固镍基单晶高温合金叶片电镀Pt渗铝制备(Ni,Pt)Al涂层后,叶身位置的截面形貌。
图7是第三种定向凝固镍基单晶高温合金叶片电镀Pt渗铝制备(Ni,Pt)Al涂层后,经过防渗处理的榫头不同位置的截面形貌(a)、(b)和(c)。
具体实施方式
在具体实施过程中,本发明确定了一种适用于多种镍基高温合金和不同渗铝工艺的防渗铝层。该种防渗铝层用料浆以Ni粉、Ni3Al粉、Al2O3粉、粘结剂为原材料,所述的Ni粉为高纯Ni粉,熔点为1453℃,粒径为1~10μm;Ni3Al粉为高纯Ni3Al粉,熔点为1350℃,颗粒粒径为1~5μm,具有表面粗糙的形貌特征;Al2O3粉为高纯ɑ-Al2O3粉,熔点为2010~2050℃,粒径为5~20μm,呈现出表面光滑的片状特征;粘结剂是一种耐高温无机粘结剂,主要成分为硅酸钠。防渗铝层用料浆包括两种组成不同的料浆,其中:第一种防渗层用料浆按以下重量份数制成:Ni粉10~20份、Ni3Al粉20~30份、Al2O3粉20~30份、粘结剂30~40份;第二种防渗层用料浆各组分的重量份数为:Ni粉40~55份、Ni3Al粉20~35份、粘结剂20~30份。上述两种防渗铝用料浆按照顺序分别涂刷至叶片榫头表面后,在70~90℃进行烘干,时间为20~40min,最终形成防渗铝层,在后续渗铝过程中,对榫头位置起防渗作用。
下面,通过实施例和附图对本发明进一步详细说明,以体现本发明的优越性。
实施例1
本实施例中,将在第一种铸造镍基高温合金叶片和第二种定向柱晶镍基高温合金叶片的榫头位置进行防渗处理,随后两种高温合金在不同渗铝工艺下制备NiAl涂层,研究防渗铝层对不同合金不同渗铝工艺下的防渗效果,具体实施步骤如下:
首先,在榫头位置制备防渗铝层,包括以下具体步骤:
(1)首先将叶片在乙醇:丙酮体积比为1:1的混合溶液中超声清洗30分钟,对表面进行除油处理,然后吹干。
(2)选择的Ni粉为高纯Ni粉(纯度≥99.9wt%),粒径为1~10μm,对其表面形貌无硬性要求;Ni3Al粉为高纯Ni3Al粉(纯度≥99wt%),粒径为1~5μm,形貌如图1(a)所示,呈现出表面粗糙的颗粒状形貌特征;Al2O3粉为高纯ɑ-Al2O3粉(纯度≥99.9wt%),粒径为5~20μm,形貌如图1(b)所示,呈现出表面光滑的片状特征。
(3)制备两种防渗铝层用混合粉末,第一种混合粉末按照各组分重量份数为:Ni粉15份、Ni3Al粉25份、Al2O3粉30份配比,然后在干粉搅拌机中混合6小时,得到混合均匀的第一种混合粉末。接着第二种混合粉末按照各组分质量百分比:Ni粉50份、Ni3Al粉30份配比,然后在干粉搅拌机中混合6小时,得到混合均匀的第二种混合粉末。
(4)使用质量分数为15%的硅酸钠耐温粘结剂,按照重量份数为30份与第一种混合粉末在混合机中搅拌30分钟,得到第一种防渗铝层用料浆。
(5)在清洁后的两种镍基高温合金叶片榫头表面均匀涂刷第一种防渗铝层用料浆,涂刷的厚度要尽量薄。料浆需要完全覆盖榫头,避免料浆流至叶片叶身位置。然后,在70℃的烘箱中竖立放置叶片30分钟,该过程应避免涂刷料浆的榫头接触到其他位置,导致料浆覆盖不完全。
(6)取出烘干后的叶片,冷却,再在榫头位置均匀涂刷第一种防渗铝用料浆,在70℃烘箱中烘干30分钟后冷却,得到第一种防渗铝层,其厚度约为10毫米。
(7)使用质量分数为15%的硅酸钠耐温粘结剂,按照重量份数为20份与第二种混合粉末在混合机中搅拌30分钟,得到第二种防渗铝层用料浆。
(8)在冷却后覆盖了第一种防渗铝层的榫头位置,均匀涂刷第二种防渗铝层用料浆,涂刷的厚度要厚一些。涂刷位置不要超过第一种防渗铝层,但要保证榫头完全覆盖。涂刷过程要注意,避免料浆流至叶片叶身位置。然后,在80℃的烘箱中竖立放置叶片30分钟,该过程应避免涂刷料浆的榫头接触到其他位置。
(9)取出烘干后的叶片,冷却,再在榫头位置均匀涂刷第二种防渗铝用料浆,在80℃烘箱中烘干30分钟。冷却后再涂刷第二种防渗铝用料浆,80℃烘干30分钟后冷却,得到第二种防渗铝层,其厚度约为60毫米。
防渗处理结束后,用乙醇对叶片叶身表面进行擦拭,避免防渗铝层覆盖叶身。随后,第一种铸造镍基高温合金叶片在980℃渗铝处理5小时,第二种定向柱晶镍基高温合金叶片在1020℃渗铝处理6小时。
两种镍基高温合金叶片渗铝结束后,用钳子将第二种防渗铝层剥落,然后在清水中用牙刷轻轻刷洗去除第一种防渗铝层。随后,将去除防渗铝层的叶片在去离子水中超声清洗30分钟,然后在乙醇中超声清洗30分钟,最后吹干即可。
采用扫描电子显微镜观察两种镍基高温合金叶身位置和榫头位置的截面形貌。如图2和图3(a,b)所示,第一种铸造镍基高温合金叶片渗铝后叶身位置和榫头不同位置的截面形貌。对比观察到,叶身位置渗铝处理后得到了NiAl涂层,而涂覆防渗铝层的榫头位置并未观察到明显渗层,说明榫头被良好防护,防渗铝层防渗效果良好。
如图4和图5(a,b,c)所示,第二种定向柱晶镍基高温合金叶片渗铝后叶身位置和榫头不同位置的截面形貌。观察到,叶身位置渗铝处理后得到了NiAl涂层,而涂覆防渗铝层的榫头位置也未观察到明显渗层,说明榫头被良好防护,防渗铝层防渗效果良好,且适用于不同合金不同渗铝工艺的防护。
实施例2
本实施例中,采用的合金与渗铝工艺与实施例1不同,选用的是第三种定向凝固镍基单晶高温合金,渗铝制备的涂层为(Ni,Pt)Al涂层。首先在叶片叶身位置电镀Pt,随后真空互扩散,然后在叶片榫头位置进行防渗处理,最后渗铝得到(Ni,Pt)Al涂层。(Ni,Pt)Al涂层作为近些年来最引人关注的高温防护涂层之一,研究防渗铝层在渗铝制备(Ni,Pt)Al涂层过程中的防渗效果至关重要,具体实施步骤如下:
首先将叶片在乙醇:丙酮体积比为1:1的混合溶液中超声清洗30分钟,对表面进行除油处理,然后吹干。接着对叶身进行电镀Pt,此过程需避免榫头位置存在电镀Pt层,随后对叶片进行高真空退火。而后对榫头位置进行防渗处理,具体操作步骤如下:
(1)使用的Ni粉、Ni3Al粉和Al2O3粉与实施例1相同,Ni粉为高纯Ni粉,粒径为1~10μm;Ni3Al粉为高纯Ni3Al粉,粒径为1~5μm,呈现出表面粗糙的颗粒状形貌特征,见图1(a);Al2O3粉为高纯ɑ-Al2O3粉,粒径为5~20μm,呈现出表面光滑的片状特征,见图1(b)。
(2)制备两种防渗铝层用混合粉末,第一种混合粉末按照各组分重量份数为:Ni粉20份、Ni3Al粉20份、Al2O3粉25份配比,然后在干粉搅拌机中混合6小时,得到混合均匀的第一种混合粉末。接着第二种混合粉末按照各组分质量百分比:Ni粉55份、Ni3Al粉20份配比,然后在干粉搅拌机中混合6小时,得到混合均匀的第二种混合粉末。
(3)使用质量分数为15%的硅酸钠耐温粘结剂,按照重量份数为35份与第一种混合粉末在混合机中搅拌30分钟,得到第一种防渗铝层用料浆。
(4)在清洁后的两种镍基高温合金叶片榫头表面均匀涂刷第一种防渗铝层用料浆,涂刷的厚度要尽量薄。料浆需要完全覆盖榫头,避免料浆流至叶片叶身位置。然后,在90℃的烘箱中竖立放置叶片20分钟,该过程应避免涂刷料浆的榫头接触到其他位置,导致料浆覆盖不完全。
(5)取出烘干后的叶片,冷却,再在榫头位置均匀涂刷第一种防渗铝用料浆,在90℃烘箱中烘干20分钟。冷却后再涂刷第一种防渗铝用料浆,90℃烘干20分钟后冷却,得到第一种防渗铝层,其厚度约为15毫米。
(6)使用质量分数为15%的硅酸钠耐温粘结剂,按照重量份数为25份与第二种混合粉末在混合机中搅拌30分钟,得到第二种防渗铝层用料浆。
(7)在冷却后覆盖了第一种防渗铝层的榫头位置,均匀涂刷第二种防渗铝层用料浆,涂刷的厚度要厚一些。涂刷位置不要超过第一种防渗铝层,但要保证榫头完全覆盖。涂刷过程要注意,避免料浆流至叶片叶身位置。然后,在90℃的烘箱中竖立放置叶片30分钟,该过程应避免涂刷料浆的榫头接触到其他位置。
(8)取出烘干后的叶片,冷却,再在榫头位置均匀涂刷第二种防渗铝用料浆,在90℃烘箱中烘干30分钟。冷却后再涂刷第二种防渗铝用料浆,90℃烘干30分钟后冷却,得到第二种防渗铝层,其厚度为70毫米。
防渗处理结束后,用乙醇对叶片叶身表面进行擦拭,避免防渗铝层覆盖叶身。随后,对第三种定向凝固镍基单晶高温合金叶片在1060℃渗铝处理5小时。渗铝结束后,用钳子和牙刷去除榫头位置的防渗铝层,然后在去离子水和乙醇中分别超声清洗30分钟,最后吹干即可。
采用扫描电子显微镜对第三种定向凝固镍基单晶高温合金叶片渗铝后叶身位置和榫头不同位置的截面形貌进行观察,如图6和图7(a,b,c)所示,观察叶身位置,渗铝处理后得到(Ni,Pt)Al涂层,榫头处则未发现渗层,说明了该防渗铝层性能稳定,防渗效果极佳。
实施结果表明,本发明的防渗铝层用料浆成本低,制备过程简单易于操作,适用于多种镍基高温合金不同工艺下的榫头渗铝防护,形成的防渗铝层高温稳定性优异,在渗铝过程中可以牢固地粘附在榫头表面,有效防止叶片榫头处出现渗层,以实现对榫头表面的保护和遮蔽;此外渗铝结束后,该防渗铝层易于去除,避免对叶片造成损伤,这将保证叶片的机械强度和运行稳定性。
Claims (10)
1.一种防渗铝层用料浆,其特征在于,防渗铝层用料浆包括第一种防渗铝层用料浆和第二种防渗铝层用料浆;其中,第一种防渗铝层用料浆各组分的重量份数为:Ni粉10~20份、Ni3Al粉20~30份、Al2O3粉20~30份、粘结剂30~40份;第二种防渗层用料浆各组分的重量份数为:Ni粉40~55份、Ni3Al粉20~35份、粘结剂20~30份。
2.按照权利要求1所述的防渗铝层用料浆,其特征在于,使用的Ni粉为高纯Ni粉,熔点为1453℃,粒径为1~10μm,对其表面形貌无硬性要求。
3.按照权利要求1所述的防渗铝层用料浆,其特征在于,使用的Ni3Al粉为高纯Ni3Al粉,熔点为1350℃,颗粒粒径为1~5μm,要求具有表面粗糙的形貌特征。
4.按照权利要求1所述的防渗铝层用料浆,其特征在于,使用的Al2O3粉为高纯ɑ-Al2O3粉,熔点为2010~2050℃,粒径为5~20μm,要求呈现出表面光滑的片状特征。
5.按照权利要求1所述的防渗铝层用料浆,其特征在于,使用的粘结剂是一种耐高温无机粘结剂,主要成分为硅酸钠。
6.一种权利要求1至5之一所述的防渗铝层用料浆的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤1)按照第一种防渗铝层用料浆各组分的重量份数配比Ni粉、Ni3Al粉和Al2O3粉,用干粉搅拌机将粉末混合5~10小时,得到混合均匀的第一种混合粉末;然后将第一种混合粉末与按照重量份数称取的粘结剂用混合机进行搅拌,搅拌时间为20~30分钟,得到第一种防渗铝层用料浆;
步骤2)按照第二种防渗层用料浆各组分的重量份数配比Ni粉和Ni3Al粉,用干粉搅拌机将粉末混合5~10小时,得到混合均匀的第二种混合粉末;然后将第二种混合粉末与按照重量份数称取的粘结剂用混合机搅拌20~30分钟,得到第二种防渗铝层用料浆。
7.一种权利要求6所述的防渗铝层用料浆在防渗铝层中的应用,其特征在于,防渗铝层用料浆主要使用在制备渗铝涂层前的镍基高温合金叶片的榫头位置,即无需渗层部位;通过在榫头位置涂刷料浆制备防渗铝层,防止在渗铝过程中其表面产生渗铝层。
8.按照权利要求7所述的防渗铝层用料浆在防渗铝层中的应用,其特征在于,在制备渗铝涂层前的镍基高温合金叶片的榫头位置涂刷防渗铝层用料浆,具体步骤如下:
步骤1)将第一种防渗铝层用料浆直接涂刷在榫头表面,要求完全覆盖榫头,但不会覆盖到叶片上,然后在70~90℃进行烘干,时间为20~40分钟;
步骤2)取出烘干后的叶片,重复1~3次步骤1),得到覆盖第一种防渗铝层的榫头;
步骤3)取出烘干后的叶片,将第二种防渗铝层用料浆涂刷在覆盖第一种防渗铝层的榫头表面,要求完全覆盖榫头,但不会覆盖到叶片上,然后在70~90℃进行烘干,时间为20~40分钟;
步骤4)取出烘干后的叶片,重复1~3次步骤3,得到性能优异、能对榫头表面起保护和遮蔽作用的防渗铝层。
9.按照权利要求8所述的防渗铝层用料浆在防渗铝层中的应用,其特征在于,步骤2)得到的第一种防渗铝层中包含Ni粉、Ni3Al粉和Al2O3粉,保证第一种防渗铝层的高温稳定性;其中,Ni3Al粉呈现粗糙表面,使得第一种防渗铝层与榫头表面结合性良好;Al2O3粉呈现出表面光滑片状特征,则保证在渗铝过程中第一种防渗铝层不会与叶片烧结在一起;
步骤4)得到的第二种防渗铝层中包含Ni粉和Ni3Al粉,在高温渗铝过程中第二种防渗层会烧结,从而形成坚硬的防护外壳,阻碍铝源进入;两种金属粉末的混合保证第二种防渗铝层在高温渗铝过程中,保持良好的稳定性。
10.按照权利要求8所述的防渗铝层用料浆在防渗铝层中的应用,其特征在于,按照步骤顺序制备防渗铝层,第二种防渗铝层在外层,在高温渗铝过程中,提供主要防渗效果;第一种防渗铝层与叶片直接接触,高温下不会烧结,并消耗通过第二种防渗铝层向内扩散的铝源;第一种防渗铝层厚度为5~20毫米,第二种防渗铝层厚度为40~80毫米,两者结合得到一种易于去除、防渗效果优异的防渗铝层。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310751126.1A CN116875937A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种防渗铝层用料浆及其制备方法和在防渗铝层中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310751126.1A CN116875937A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种防渗铝层用料浆及其制备方法和在防渗铝层中的应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116875937A true CN116875937A (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=88253930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310751126.1A Pending CN116875937A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种防渗铝层用料浆及其制备方法和在防渗铝层中的应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116875937A (zh) |
-
2023
- 2023-06-25 CN CN202310751126.1A patent/CN116875937A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3757418B1 (ja) | 拡散アルミナイドコーティングの局部施工方法 | |
JP5147682B2 (ja) | マトリックスおよび層系 | |
EP1953252B1 (en) | Alloy compositions of the MCrAlY type and articles comprising the same | |
CN105524495B (zh) | 涡轮叶片涂料成分及其方法 | |
JP6653776B2 (ja) | タービン部品のアルミナイジングに用いられるマスカント | |
CA1044643A (en) | Ductile corrosion resistant coating on a superalloy substrate | |
CA2772227C (en) | Component for a turbomachine and method for manufacturing such a component | |
KR20150088278A (ko) | 터보 기계에 사용하기 위한 시일 시스템 및 그 제조 방법 | |
WO2009119345A1 (ja) | 耐高温腐食合金材、遮熱コーティング材、タービン部材、及びガスタービン | |
JPH09296702A (ja) | 断熱被覆製品並びに被覆法 | |
EP2716872B1 (en) | Coated components comprising a silicon-based substrate and a porous thermal barrier coating | |
JP2003160852A (ja) | 遮熱コーティング材、その製造方法、タービン部材及びガスタービン | |
US6379804B1 (en) | Coating system containing surface-protected metallic flake particles, and its preparation | |
RU2426819C1 (ru) | Теплозащитное покрытие и способ его получения | |
RU2375499C2 (ru) | Способ получения многослойного теплозащитного покрытия на деталях из жаропрочных сплавов | |
CN100545310C (zh) | 一种高温合金防护涂层及其制备方法 | |
US20120128875A1 (en) | Method for Producing an Inlet Lining | |
CN116875937A (zh) | 一种防渗铝层用料浆及其制备方法和在防渗铝层中的应用 | |
JP2697469B2 (ja) | ガスタービン動翼,静翼と燃焼器ライナ及び製造法 | |
JPH0563555B2 (zh) | ||
JP2011080149A (ja) | 皮膜系の形成方法、該方法で形成される皮膜系及び被覆部品 | |
WO2010092298A1 (fr) | Procede de depot d'une couche de protection sur une piece. | |
US20070231586A1 (en) | Method for Producing a Corrosion-Resistant and Oxidation-Resistant Coating and Component Part Having Such a Coating | |
US20230160316A1 (en) | Abrasive material, a method for manufacturing an abrasive material and a substrate coated with an abrasive material | |
EP4041930B1 (fr) | Piece d'aeronef en superalliage comprenant du rhenium et/ou du ruthenium et procede de fabrication associe |
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 |