專利名稱：一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱噴涂涂層質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
鎳基定向凝固合金高渦葉片原采用電弧鍍NiCrAH涂層進(jìn)行防護(hù)，該涂層在葉片生產(chǎn)及工作過程中易出現(xiàn)涂層脫落現(xiàn)象，且涂層的服役壽命短，不是全壽命涂層，因此需要對涂層到壽的葉片進(jìn)行涂層去除和重新涂鍍處理，發(fā)動(dòng)機(jī)翻修和涂層生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種定向凝固合金高渦葉片的 AlSiY涂層的制備方法，無需對葉片進(jìn)行到壽涂層的返修，可大大降低發(fā)動(dòng)機(jī)翻修和涂層生產(chǎn)的成本。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按以下工藝步驟進(jìn)行(I)前處理工藝首先對葉片進(jìn)行濕吹砂處理，然后將進(jìn)行濕吹砂處理后的葉片進(jìn)行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進(jìn)行干燥和外觀檢查，稱重；(2)采用陰極電弧鍍方法對前處理后的葉片進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍首先對葉片進(jìn)行離子清理，具體的工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)< 5. 32 X 10 ,電弧電流450 650A，電壓250V，電弧鍍時(shí)間2 6min ;然后進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)< 5. 32X10_2Pa，電弧電流450 600A，電壓30 50V，電弧鍍時(shí)間35 45min ；(3)對涂鍍后的葉片進(jìn)行稱量，并進(jìn)行外觀檢查；(4)對涂鍍后的葉片進(jìn)行真空熱處理首先將真空加熱爐預(yù)熱到200°C，真空度設(shè)置為< 0. 2Pa，然后在2 4h內(nèi)將真空加熱爐溫度升至850 890°C，并保溫30 35h，得到沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層；(5)對真空熱處理后的葉片進(jìn)行涂層濕吹砂處理后，得到最終產(chǎn)品；所述的定向凝固合金為DZ22 ；所述的步驟(I)中的濕吹砂采用白剛玉砂，其粒度為140 325目，風(fēng)壓0.2 0. 4MPa,水壓 > 2kg/cm2，吹砂距離 120 380mm ；所述的步驟(4)中沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層厚度為20 40 ii m ;所述的步驟(5)中的涂層濕吹砂處理采用白剛玉砂，其粒度為120 270目，風(fēng)壓
0.12 0. 4MPa，水壓> 2kg/cm2，吹砂距離100 300mm，吹砂時(shí)間30 150s。與現(xiàn)用技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)及其有益效果是I.在真空條件下對沉積涂層的合金葉片進(jìn)行真空熱處理。優(yōu)選真空熱處理熱擴(kuò)散溫度、真空度、保溫時(shí)間、升降溫速度等工藝參數(shù)需要充分考慮熱處理對定向凝固鎳基合金組織和性能的影響，因此需要結(jié)合定向凝固合金的最佳熱處理制度指定涂層的真空熱擴(kuò)散工藝。通過上述參數(shù)優(yōu)選得到具有符合涂層技術(shù)要求的高溫抗腐蝕能力和高結(jié)合強(qiáng)度的AlSiY涂層，同時(shí)避免定向凝固合金在涂層擴(kuò)散處理過程中發(fā)生再結(jié)晶。2.在熱擴(kuò)散處理前涂層成分基本相同，其中Si的含量為3%左右，Y的含量在I
I.9%范圍內(nèi)。熱擴(kuò)散后的AlSiY涂層主要為NiAl相。對AlSiY涂層試樣進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，沒有明顯的涂層剝落現(xiàn)象，說明AlSiY涂層和其它滲鋁擴(kuò)散涂層一樣，結(jié)合強(qiáng)度非常高，在工作狀態(tài)下葉片合金經(jīng)受彎曲變形和熱沖擊時(shí)不容易發(fā)生涂層剝落。3.本發(fā)明的AlSiY涂層使用壽命在900h以上，可以將NiCrAH包覆涂層的使用壽命至少延長二倍以上，達(dá)到全壽命葉片涂層的使用要求，按照年產(chǎn)量20臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算，涂鍍AlSiY涂層比NiCrAH涂層每年節(jié)約葉片涂層生產(chǎn)和發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本至少245萬；4.本發(fā)明方法制備的涂層的性能優(yōu)異、質(zhì)量可靠穩(wěn)定，不僅可以在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)上使用，而且可以很容易推廣至民用燃?xì)廨啓C(jī)等渦輪葉片上使用，延長其使用壽命，同時(shí)有著顯著的社會(huì)效益。·


圖I為本發(fā)明AlSiY涂層對DZ22合金在1100°C條件下的等溫氧化動(dòng)力學(xué)的影響示意圖；圖2為未涂鍍AlSiY涂層的DZ22合金在燃?xì)鉄岣g100小時(shí)后的截面形貌；圖3為涂鍍AlSiY涂層的DZ22合金在未采用濕吹砂工藝處理?xiàng)l件下在燃?xì)鉄岣g100小時(shí)后的截面形貌；圖4為涂鍍AlSiY涂層的DZ22合金在采用濕吹砂工藝處理?xiàng)l件下在燃?xì)鉄岣g100小時(shí)后的截面形貌。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于下述的實(shí)施例下述實(shí)施例采用的設(shè)備型號為濕吹砂工藝使用北京長空噴砂設(shè)備有限公司的SS-3型液體吹砂機(jī)；AlSiY涂層涂鍍工藝采用俄羅斯產(chǎn)的MA TI型空心陰極電弧鍍設(shè)備；所用燃?xì)鉄岣g實(shí)驗(yàn)裝置為北京航空航天大學(xué)研制的型號為BUAA-TBC2008的設(shè)備;拉伸試驗(yàn)使用AG-250KNE型島津電子拉力試驗(yàn)機(jī)；彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)則為英國產(chǎn)E型懸臂式旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)。實(shí)施例I :(I)前處理工藝首先對定向凝固合金DZ22燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)行濕吹砂處理，采用白剛玉砂，其粒度為140目，風(fēng)壓0. 2MPa,水壓為2. lkg/cm2，吹砂距離120mm，然后將進(jìn)行濕吹砂處理后的葉片進(jìn)行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進(jìn)行干燥和外觀檢查，稱重；(2)采用陰極電弧鍍設(shè)備對前處理后的葉片進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍首先對葉片進(jìn)行離子清理，具體的工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)為5. 31 X10_2Pa，電弧電流450A，電壓250V，電弧鍍時(shí)間2min ;然后進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)為5. 31 X 10 ,電弧電流450A，電壓30V，電弧鍍時(shí)間35min ；
(3)對涂鍍后的葉片進(jìn)行稱量，并進(jìn)行外觀檢查；(4)對涂鍍后的葉片進(jìn)行真空熱處理首先將真空加熱爐預(yù)熱到200°C，真空度設(shè)置為O. 19Pa，然后在2h內(nèi)將真空加熱爐溫度升至850°C，并保溫30h，得到沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層，其厚度為20ym；(5)對真空熱處理后的葉片進(jìn)行涂層濕吹砂處理，采用白剛玉砂，其粒度為120目，風(fēng)壓O. 12MPa，水壓為2. lkg/cm2，吹砂距離100mm，吹砂時(shí)間30s后，得到最終產(chǎn)品。對得到的最終產(chǎn)品進(jìn)行燃?xì)飧g試驗(yàn)，按HB7740-2004標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，條件為表I所示，表I燃?xì)鉄岣g試驗(yàn)條件
權(quán)利要求
1.一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行 (1)前處理工藝首先對葉片進(jìn)行濕吹砂處理，然后將進(jìn)行濕吹砂處理后的葉片進(jìn)行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進(jìn)行干燥和外觀檢查，稱重； (2)采用陰極電弧鍍方法對前處理后的葉片進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍首先對葉片進(jìn)行離子清理，具體的工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)< 5. 32X10—2 Pa，電弧電流450 650 A，電壓250V，電弧鍍時(shí)間2 6min ;然后進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強(qiáng)< 5. 32X10_2 Pa，電弧電流450 600A，電壓30 50V，電弧鍍時(shí)間35 45min ； (3)對涂鍍后的葉片進(jìn)行稱量，并進(jìn)行外觀檢查； (4)對涂鍍后的葉片進(jìn)行真空熱處理首先將真空加熱爐預(yù)熱到200°C，真空度設(shè)置為< 0. 2 Pa，然后在2 4h內(nèi)將真空加熱爐溫度升至850 890°C，并保溫30 35h，得到沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層； (5)對真空熱處理后的葉片進(jìn)行涂層濕吹砂處理后，得到最終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法，其特征在于所述的定向凝固合金為DZ22。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法，其特征在于所述的步驟(I)中的濕吹砂采用白剛玉砂，其粒度為140 325目，風(fēng)壓0.2 0.4MPa,水壓 > 2kg/cm2，吹砂距離 120 380mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法，其特征在于所述的步驟(4)中沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層厚度為20 40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法，其特征在于所述的步驟(5)中的涂層濕吹砂處理采用白剛玉砂，其粒度為120 270目，風(fēng)壓0. 12 0. 4MPa，水壓> 2kg/cm2，吹砂距離100 300mm，吹砂時(shí)間30 150s。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱噴涂涂層質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種定向凝固合金高渦葉片的AlSiY涂層的制備方法。首先對葉片進(jìn)行濕吹砂處理，然后將進(jìn)行濕吹砂處理后的葉片進(jìn)行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進(jìn)行干燥和外觀檢查，稱重；采用陰極電弧鍍方法對前處理后的葉片進(jìn)行AlSiY涂層涂鍍；對涂鍍后的葉片進(jìn)行稱量，并進(jìn)行外觀檢查；對涂鍍后的葉片進(jìn)行真空熱處理首先將真空加熱爐預(yù)熱到200℃，真空度設(shè)置為＜0.2Pa，然后在2～4h內(nèi)將真空加熱爐溫度升至850～890℃，并保溫30～35h，得到沉積并熱擴(kuò)散的AlSiY涂層；對真空熱處理后的葉片進(jìn)行涂層濕吹砂處理后，得到最終產(chǎn)品。
文檔編號C23C4/12GK102796982SQ20121027114
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者袁福河, 王璐, 張凡云, 穆坤桐, 張玉忱 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司