CN1348982A - 不锈钢叶片无余量精锻工艺用玻璃防护润滑剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种不锈钢叶片无余量精锻工艺用玻璃防护润滑剂,由10.7－14.7(重量)%的玻璃A,9－13(重量)%的玻璃B,和10.7－14.7(重量)%的玻璃C,8.2－28.2(重量)%的耐热型水溶性纤维素,26.4－46.4(重量)%的水,2.5－6.5(重量)%的Cr2O3和2.5－6.5(重量)%的黏土组成。

Description

不锈钢叶片无余量精锻工艺用玻璃防护润滑剂
本发明涉及一种不锈钢叶片无余量精锻工艺用玻璃防护润滑剂。
目前，在不锈钢叶片无余量精锻工艺中，国内外尚无使用玻璃防护润滑剂的报道；实际使用中的生产措施是，先往不锈钢锻件毛坯上电镀一层镍(英国罗-罗公司工艺)，而后再进行叶片的无余量精锻流程作业，从而获得锻件成品的高尺寸精度以及高表面光洁度。为了取代原有镀镍工艺，就必须在采用先进精锻工艺的基础上，再配以高性能玻璃防护润滑剂，此润滑剂的特点是：瞬融、薄涂层、优良的防护润滑性。
本发明的目的是开发这样一种玻璃防护润滑剂，它适用于锻压温度1100-1170℃、加热时间5-10分钟的飞机航空发动机不锈钢叶片无余量精锻工艺。
本发明人开发研究设计出不同难易熔化程度的三种玻璃。使三种玻璃各自性能合理匹配，达到从低温到高温的全部温区中的圆满接力效果，并在在加热过程中具有优良的防氧化性能，在锻造时又有良好的润滑性能。为了玻璃料具有优良的防护性能，在玻璃组分中尽量减少有可能对不锈钢锻件基底具有腐蚀性能的碱性氧化物含量。为了润滑剂的瞬融性好，玻璃配方中尽量多采用热传导率计算系数大的氧化物成分。
本发明人所研制成的一种不锈钢叶片无余量精锻工艺用玻璃防护润滑剂，它由10.7-14.7(重量)％的玻璃A，9-13(重量)％的玻璃B，和10.7-14.7(重量)％的玻璃C，8.2-28.2(重量)％的耐热型水溶性纤维素，26.4-46.4(重量)％的水，2.5-6.5(重量)％的Cr2O3和2.5-6.5(重量)％的黏土组成。
其中玻璃A是由占玻璃A总重量的52-58(重量)％的SiO2，12.5-15.5(重量)％的Al2O3，11-15(重量)％的B2O3，0-2(重量)％的BaO，14-18(重量)％的CaO，O-2(重量)％的MgO，0-2(重量)％的K2O，0-4(重量)％的Na2O，和0-2(重量)％的Li2O熔制成的；玻璃B是由占玻璃B总重量的31-37(重量)％的SiO2，0-3(重量)％的Al2O3，30-40(重量)％的B2O3，0-2(重量)％的BaO，5-10(重量)％的CaO，3-7(重量)％的MgO，0-2(重量)％的K2O，14-20(重量)％的Na2O，和0-2(重量)％的Li2O熔制成的；玻璃C是由占玻璃C总重量的57-62(重量)％的SiO2，3.5-8.5(重量)％的Al2O3，10-17(重量)％的B2O3，5-9(重量)％的BaO，5-10(重量)％的CaO，0-4(重量)％的MgO，0-2(重量)％的K2O，2-6(重量)％的Na2O，和0-2(重量)％的Li2O熔制成的。
制备本发明的玻璃防护润滑剂悬浮浆料的制作步骤：
1、按上述玻璃组成分别配制并熔制玻璃A、B、C。熔制温度：1400-1500℃。
2、分别研磨玻璃A、B、C，至300目，待用。
3、按上述润滑剂组成，配制并研磨润滑剂浆料。
由上述玻璃粉、黏结剂、添加料和悬浮介质组成；选定了一种耐热性水溶性纤维素作为黏结剂。耐热型是指分解温度不低于500℃。这种黏结剂可以是例如甲基纤维素。挑选Cr2O3作为耐火添加剂以提高本润滑剂涂层的耐热性和浸润性，选择精制粘土，例如苏州白泥作为悬浮剂并可提高本涂层的耐热性，水作为悬浮介质以利于环保和降低成本。
将上述的比例称重再装入研磨机内，经足够时间的粉碎-混合-分散加工，制成本发明的玻璃防护润滑剂的悬浮浆料，相应粒径一般磨到小于等于300目即适用，此时也已达到满足实用的混合均匀性，必要时可按具体情况的要求将浆料的粒径再进一步降低。
本发明的不锈钢叶片无余量精锻工艺用玻璃防护润滑剂具有十分完好的防护与润滑效果，完全可以替代目前不锈钢叶片无余量精锻生产中现行的镀镍工艺。简化了不锈钢无余量精锻工艺并降低了生产成本，可满足大批量的工业生产，产生了显著的经济效益；同时还能防止该工艺中镀镍的电镀废水造成的环境污染，为环境保护作贡献。
实施例制作过程按下述组分，分别配制玻璃A-1、B-1、C-1；A-2、B-2、C-2。六种玻璃的组成
玻璃牌号   氧          化          物          成          分                           Wt％
SiO2 Al2O3  B2O3  BaO  CaO  MgO  K2O  Na2O  Li2O
 A-1  53  15  14  1  14  1  1  /  1
 A-2  57  12  11  /  17  /  /  3  /
 B-1  31  3  39  1  5.5  3.5  1  15  1
 B-2  36  /  30  /  9  6  /  19  /
 C-1  57  8.5  17  6  6  1  1  2.5  1
 C-2  61.5  3.5  10  8  9  3  /  5  /
将配制好的上述玻璃配合料，分别在硅钼棒电炉中熔制，水淬，烘干，制成2-5mm玻璃渣。熔制温度见下表：
三种玻璃的熔化温度
  玻璃牌号   A-1   A-2   B-1   B-2   C-1   C-2
  熔化温度℃   1500   1500   1400   1400   1450   1450
分别研磨以上各牌号玻璃渣，磨细至200-300目，备用。
确定2％甲基纤维素作为黏结剂；挑选Cr2O3作为耐火添加剂；选择苏州白泥作为悬浮剂，水作为悬浮介质。按下表组成配制润滑剂浆料。
实施例玻璃润滑剂的配浆参数    Wt％
润滑剂牌号 A-1  A-2   B-1   B-2   C-1    C-2    水 2％甲基纤维素 Cr2O3 苏州白泥
 S-1 12.3    /   11.8     /   12.5     /   36.4 18.2 2.9  5.9
 S-2  /  13.1     /   10.0     /   13.3   36.4 18.2 5.9  3.1
将按上表配好的配合料，研磨、分散并均化，一般研磨24-48小时即可出罐，包装。
经上述制造过程，获得的润滑剂浆料即为适用于锻压温度1100-1170℃、加热时间5-10分钟的飞机航空发动机不锈钢叶片无余量精锻工艺的玻璃防护润滑剂。效果
S-1、S-2两种玻璃润滑剂测试数据玻璃润滑剂高温粘度数据
玻璃润滑剂牌号 高温粘度lgη                                       帕·秒
  1050℃  1100℃   1150℃   1200℃   1230℃
 S-1   2.95  2.50   2.25   2.03   1.90
 S-2   2.57  2.28   2.13   1.91   1.77
高温粘度测试方法：内柱体旋转测定法
从上表可见，在1100-1170℃的锻压温度范围，本发明玻璃润滑剂实施例的高温粘度为101.9-2.5帕·秒，这正是玻璃润滑剂的最佳工作粘度区。高温特征点
  玻璃润滑剂牌号   软化点(℃)   半球点(℃)   流动点(℃)
    S-1     824     900     1015
    S-2     847     923     1027
高温特征点测试方法：依据德国工业标准DIN51730
实施例玻璃防护润滑剂的防护与润滑性能测试数据
        项目   S-1防护样品   S-2防护样品   未防护样品   测试标准与结论
抗氧化增重 氧化增重(g/m2)   0.06410     0.0630   7.585 HB5258-83[1]合格
氧化速度(g/m2.hr)   0.762     0.757   45.500
评定   抗氧化     抗氧化   不抗氧化
摩擦系数(μ)   0.039-0.041     0.039-0.041   0.22     HB7065-94[2]合格
氧化层厚度(mm)   无     无   0.04     GB224-87[3]合格
脱碳层(mm)                    不大于0.03
接触角   21°     22°   /     [4]
[1]钢及高温合金的抗氧化性测定实验方法HB5258-83[2]金属材料热变形用玻璃防护润滑剂规范HB7065-94[3]脱碳层深度测定实验方法GB224-87[4]接触角的测定方法与高温特征点的测定方法类似，是基片用不锈钢，
测定温度为锻造温度，测定的接触角。
本发明玻璃防护润滑剂在不锈钢叶片无余量精锻工艺中使用效果良好，能满足工艺要求。锻压过程中，在工件表面形成饱满连续的绿色玻璃膜层；冷却后，部分自剥。喷砂或抛丸后的工件，表面无氧化，金属光泽好，光洁平整，无表面缺陷，基体无氧化、腐蚀；表面粗糙度经标准对比法判定达8-9，超过任务指标。
上述测试结果表明：本发明的玻璃防护润滑剂其保护和润滑性能均达到不锈钢无余量精锻叶片的工艺质量要求，并已在大批量生产中应用。

Claims (3)

1.一种不锈钢叶片无余量精锻工艺用玻璃防护润滑剂，它由10.7-14.7(重量)％的玻璃A，9-13(重量)％的玻璃B，10.7-14.7(重量)％的玻璃C，8.2-28.2(重量)％的耐热型水溶性纤维素，26.4-46.4(重量)％的水，2.5-6.5(重量)％的Cr2O3和2.5-6.5(重量)％的黏土组成；
其中玻璃A是由占玻璃A总重量的52-58(重量)％的SiO2，12.5-15.5(重量)％的Al2O3，11-15(重量)％的B2O3，0-2(重量)％的BaO，14-18(重量)％的CaO，0-2(重量)％的MgO，0-2(重量)％的K2O，0-4(重量)％的Na2O，和0-2(重量)％的Li2O熔制成的；
玻璃B是由占玻璃B总重量的31-37(重量)％的SiO2，0-3(重量)％的Al2O3，30-40(重量)％的B2O3，0-2(重量)％的BaO，5-10(重量)％的CaO，3-7(重量)％的MgO，0-2(重量)％的K2O，14-20(重量)％的Na2O，和0-2(重量)％的Li2O熔制成的；
玻璃C是由占玻璃C总重量的57-62(重量)％的SiO2，3.5-8.5(重量)％的Al2O3，10-17(重量)％的B2O3，5-9(重量)％的BaO，5-10(重量)％的CaO，0-4(重量)％的MgO，0-2(重量)％的K2O，2-6(重量)％的Na2O，和0-2(重量)％的Li2O熔制成的。
2.按照权利要求1所述的玻璃防护润滑剂，其中，所述的耐热型水溶性纤维素是甲基纤维素。
3.按照权利要求1所述的玻璃防护润滑剂，其中，所述的黏土是苏州白泥。
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