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
技術領域：
本發(fā)明涉及熱噴涂涂層質量控制技術領域，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：
鎳基定向凝固合金高渦葉片原采用電弧鍍NiCrAH涂層進行防護，該涂層在葉片生產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行涂層去除和重新涂鍍處理，發(fā)動機翻修和涂層生產成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種定向凝固合金高渦葉片的 AlSiY涂層的制備方法，無需對葉片進行到壽涂層的返修，可大大降低發(fā)動機翻修和涂層生產的成本。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案按以下工藝步驟進行(I)前處理工藝首先對葉片進行濕吹砂處理，然后將進行濕吹砂處理后的葉片進行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進行干燥和外觀檢查，稱重；(2)采用陰極電弧鍍方法對前處理后的葉片進行AlSiY涂層涂鍍首先對葉片進行離子清理，具體的工藝參數(shù)為，壓強< 5. 32 X 10 ,電弧電流450 650A，電壓250V，電弧鍍時間2 6min ;然后進行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強< 5. 32X10_2Pa，電弧電流450 600A，電壓30 50V，電弧鍍時間35 45min ；(3)對涂鍍后的葉片進行稱量，并進行外觀檢查；(4)對涂鍍后的葉片進行真空熱處理首先將真空加熱爐預熱到200°C，真空度設置為< 0. 2Pa，然后在2 4h內將真空加熱爐溫度升至850 890°C，并保溫30 35h，得到沉積并熱擴散的AlSiY涂層；(5)對真空熱處理后的葉片進行涂層濕吹砂處理后，得到最終產品；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，風壓
0.12 0. 4MPa，水壓> 2kg/cm2，吹砂距離100 300mm，吹砂時間30 150s。與現(xiàn)用技術相比，本發(fā)明的特點及其有益效果是I.在真空條件下對沉積涂層的合金葉片進行真空熱處理。優(yōu)選真空熱處理熱擴散溫度、真空度、保溫時間、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，因此需要結合定向凝固合金的最佳熱處理制度指定涂層的真空熱擴散工藝。通過上述參數(shù)優(yōu)選得到具有符合涂層技術要求的高溫抗腐蝕能力和高結合強度的AlSiY涂層，同時避免定向凝固合金在涂層擴散處理過程中發(fā)生再結晶。2.在熱擴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。熱擴散后的AlSiY涂層主要為NiAl相。對AlSiY涂層試樣進行彎曲試驗，沒有明顯的涂層剝落現(xiàn)象，說明AlSiY涂層和其它滲鋁擴散涂層一樣，結合強度非常高，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，達到全壽命葉片涂層的使用要求，按照年產量20臺發(fā)動機計算，涂鍍AlSiY涂層比NiCrAH涂層每年節(jié)約葉片涂層生產和發(fā)動機維護成本至少245萬；4.本發(fā)明方法制備的涂層的性能優(yōu)異、質量可靠穩(wěn)定，不僅可以在軍用航空發(fā)動機上使用，而且可以很容易推廣至民用燃氣輪機等渦輪葉片上使用，延長其使用壽命，同時有著顯著的社會效益。·


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力學的影響示意圖；圖2為未涂鍍AlSiY涂層的DZ22合金在燃氣熱腐蝕100小時后的截面形貌；圖3為涂鍍AlSiY涂層的DZ22合金在未采用濕吹砂工藝處理條件下在燃氣熱腐蝕100小時后的截面形貌；圖4為涂鍍AlSiY涂層的DZ22合金在采用濕吹砂工藝處理條件下在燃氣熱腐蝕100小時后的截面形貌。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于下述的實施例下述實施例采用的設備型號為濕吹砂工藝使用北京長空噴砂設備有限公司的SS-3型液體吹砂機；AlSiY涂層涂鍍工藝采用俄羅斯產的MA TI型空心陰極電弧鍍設備；所用燃氣熱腐蝕實驗裝置為北京航空航天大學研制的型號為BUAA-TBC2008的設備;拉伸試驗使用AG-250KNE型島津電子拉力試驗機；彎曲疲勞試驗機則為英國產E型懸臂式旋轉彎曲疲勞試驗機。實施例I :(I)前處理工藝首先對定向凝固合金DZ22燃氣渦輪發(fā)動機葉片進行濕吹砂處理，采用白剛玉砂，其粒度為140目，風壓0. 2MPa,水壓為2. lkg/cm2，吹砂距離120mm，然后將進行濕吹砂處理后的葉片進行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進行干燥和外觀檢查，稱重；(2)采用陰極電弧鍍設備對前處理后的葉片進行AlSiY涂層涂鍍首先對葉片進行離子清理，具體的工藝參數(shù)為，壓強為5. 31 X10_2Pa，電弧電流450A，電壓250V，電弧鍍時間2min ;然后進行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強為5. 31 X 10 ,電弧電流450A，電壓30V，電弧鍍時間35min ；
(3)對涂鍍后的葉片進行稱量，并進行外觀檢查；(4)對涂鍍后的葉片進行真空熱處理首先將真空加熱爐預熱到200°C，真空度設置為O. 19Pa，然后在2h內將真空加熱爐溫度升至850°C，并保溫30h，得到沉積并熱擴散的AlSiY涂層，其厚度為20ym；(5)對真空熱處理后的葉片進行涂層濕吹砂處理，采用白剛玉砂，其粒度為120目，風壓O. 12MPa，水壓為2. lkg/cm2，吹砂距離100mm，吹砂時間30s后，得到最終產品。對得到的最終產品進行燃氣腐蝕試驗，按HB7740-2004標準進行，條件為表I所示，表I燃氣熱腐蝕試驗條件
權利要求
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行 (1)前處理工藝首先對葉片進行濕吹砂處理，然后將進行濕吹砂處理后的葉片進行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進行干燥和外觀檢查，稱重； (2)采用陰極電弧鍍方法對前處理后的葉片進行AlSiY涂層涂鍍首先對葉片進行離子清理，具體的工藝參數(shù)為，壓強< 5. 32X10—2 Pa，電弧電流450 650 A，電壓250V，電弧鍍時間2 6min ;然后進行AlSiY涂層涂鍍，具體工藝參數(shù)為，壓強< 5. 32X10_2 Pa，電弧電流450 600A，電壓30 50V，電弧鍍時間35 45min ； (3)對涂鍍后的葉片進行稱量，并進行外觀檢查； (4)對涂鍍后的葉片進行真空熱處理首先將真空加熱爐預熱到200°C，真空度設置為< 0. 2 Pa，然后在2 4h內將真空加熱爐溫度升至850 890°C，并保溫30 35h，得到沉積并熱擴散的AlSiY涂層； (5)對真空熱處理后的葉片進行涂層濕吹砂處理后，得到最終產品。
2.根據(jù)權利要求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，風壓0.2 0.4MPa,水壓 > 2kg/cm2，吹砂距離 120 380mm。
4.根據(jù)權利要求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)中沉積并熱擴散的AlSiY涂層厚度為20 40mm。
5.根據(jù)權利要求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，風壓0. 12 0. 4MPa，水壓> 2kg/cm2，吹砂距離100 300mm，吹砂時間30 150s。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱噴涂涂層質量控制技術領域，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。首先對葉片進行濕吹砂處理，然后將進行濕吹砂處理后的葉片進行超聲波清洗和丙酮浸洗，再進行干燥和外觀檢查，稱重；采用陰極電弧鍍方法對前處理后的葉片進行AlSiY涂層涂鍍；對涂鍍后的葉片進行稱量，并進行外觀檢查；對涂鍍后的葉片進行真空熱處理首先將真空加熱爐預熱到200℃，真空度設置為＜0.2Pa，然后在2～4h內將真空加熱爐溫度升至850～890℃，并保溫30～35h，得到沉積并熱擴散的AlSiY涂層；對真空熱處理后的葉片進行涂層濕吹砂處理后，得到最終產品。
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)動機(集團)有限責任公司