本發(fā)明涉及化學熱處理領(lǐng)域，特別地，涉及一種滲鋁防護涂料。此外，本發(fā)明還涉及一種上述滲鋁防護涂料的制備方法和應用。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代航空工業(yè)的發(fā)展，對燃氣渦輪工作的溫度要求也越來越高。為滿足燃氣渦輪高溫、高轉(zhuǎn)速、強腐蝕環(huán)境下的使用需求，燃氣渦輪葉片廣泛采取滲鋁處理。經(jīng)過滲鋁處理的零件表面，在高溫空氣循環(huán)氧化后，形成均勻致密的al2o3氧化膜，能夠有效阻止氧向基體擴散。

固體粉末滲鋁是一種將零件包埋在粉末狀滲鋁劑中加熱擴散，在零件表面形成滲鋁層的方法，固體粉末滲鋁能在復雜外形零件上形成高質(zhì)量且均勻的滲鋁層，且固體粉末滲鋁工藝簡單，成本低，被各大航空制造企業(yè)廣泛采用。

然而燃氣渦輪葉片的榫頭是承受高應力部位，榫齒滲鋁后會帶來缺口敏感，容易產(chǎn)生裂紋，因此榫頭部位不能滲鋁，滲鋁處理葉片時需要保護榫頭部位。如果采用余量保護的方法，在葉片毛坯狀態(tài)滲鋁然后進行榫頭加工，葉身滲層很容易碰傷，合格率低，因此國際上普遍采用先加工榫頭后滲鋁的方法。

合格的榫頭防護方法必須要滿足幾個條件：1、滲鋁防護有效果；2、容易清理，不能在榫頭表面殘留防護材料；3、不能污染榫頭的基體材料；4、不能污染滲鋁劑。

目前，固體粉末滲鋁時，燃氣渦輪葉片的榫頭保護的方法主要有：1、采用陶瓷性粉末配制成料漿，涂覆在榫頭部位進行防護。該方法方便可行，但是要達到有效的防滲效果必須涂覆十多層。2、使用高溫合金保護套或陶瓷保護套進行防護。采用保護套夾持榫頭，操作簡單，但是因為保護套需要反復加熱，會產(chǎn)生變形、零件尺寸公差、熱應力等問題，密封性很難保證；且保護套體積較大，影響滲鋁時的裝爐量和實際裝爐操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種滲鋁防護涂料及其制備方法和應用，以解決固體粉末滲鋁時非滲鋁部位需要防護的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種滲鋁防護涂料，主要由金屬鎳、氧化鋯和粘結(jié)劑配制而成，金屬鎳、氧化鋯與粘結(jié)劑的體積比為0.7～1.3∶0.7～1.3∶2。

進一步地，金屬鎳、氧化鋯與粘結(jié)劑的體積比為1∶1∶2。

進一步地，粘結(jié)劑為乙烯基漆；和/或，金屬鎳、氧化鋯均為粉末狀。

進一步地，滲鋁防護涂料用于滲鋁溫度為600℃～1020℃區(qū)間內(nèi)固體粉末滲鋁時的防護。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種上述滲鋁防護涂料的制備方法，包括以下步驟：將金屬鎳與氧化鋯制作為粉末狀，將粘結(jié)劑與氧化鋯粉末按比例混合均勻，然后加入金屬鎳粉末并攪拌，即可得到所述滲鋁防護涂料。

進一步地，粘結(jié)劑與氧化鋯粉末混合后攪拌或靜置，所述靜置的時間為5～10h。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種上述滲鋁防護涂料在渦輪葉片榫頭的滲鋁防護中的應用。

進一步地，應用為將滲鋁防護涂料涂覆在渦輪葉片榫頭上。

進一步地，應用中，滲鋁溫度低于700℃時，將滲鋁防護涂料涂覆兩層；滲鋁溫度為700℃～900℃時，將滲鋁防護涂料涂覆三層；滲鋁溫度為900℃～1020℃時，將滲鋁防護涂料涂覆四層。

進一步地，滲鋁防護涂料涂覆時，每涂覆一層需要自然干燥或烘干。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的滲鋁防護涂料，原料常見易得，價格低廉，成本低；能夠滿足滲鋁溫度為600℃～1020℃的區(qū)間內(nèi)固體粉末滲鋁時的防護要求；900℃以下固體粉末滲鋁只需要涂覆2～3層即可；該滲鋁防護涂料在滲鋁完成后清理容易，將防護涂料敲碎即可與防護基體分離，無殘留；防護涂料的原料為中性，不腐蝕防護基體，不會與高溫防護基體發(fā)生反應；防護涂層滲鋁后不會剝落，能將防護涂料與滲劑物理分離，不污染滲劑。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種滲鋁防護涂料，主要由金屬鎳、氧化鋯和粘結(jié)劑配制而成，金屬鎳、氧化鋯與粘結(jié)劑的體積比為0.7～1.3∶0.7～1.3∶2。該滲鋁防護涂料，原料常見易得，價格低廉，成本低；能夠滿足滲鋁溫度為600℃～1020℃的區(qū)間內(nèi)固體粉末滲鋁時的防護要求；900℃以下固體粉末滲鋁只需要涂覆2～3層即可；該滲鋁防護涂料在滲鋁完成后清理容易，將防護涂料敲碎即可與防護基體分離，無殘留；防護涂料的原料為中性，不腐蝕防護基體，不會與高溫防護基體發(fā)生反應；防護涂層滲鋁后不會剝落，能將防護涂料與滲劑物理分離，不污染滲劑。

金屬鎳在上述原料中作為犧牲元素，能夠在防護基體表面形成連續(xù)的鎳粉包裹層，鎳粉首先與滲鋁氣氛中的鋁反應，形成穩(wěn)定的金屬間化合物，從而避免鋁快速向內(nèi)滲入，大大提高了防護效率。上述原料中，氧化鋯一方面可以起到一定的防護作用，另一方面由于氧化鋯的粒徑比金屬鎳的粒徑小，分散的氧化鋯可以有效地將金屬鎳顆粒分開，防止金屬鎳在固體粉末滲鋁過程中燒結(jié)，降低表面積，影響滲鋁防護效果，同時使?jié)B鋁后的涂層也更加容易去除。

優(yōu)選的，金屬鎳、氧化鋯與粘結(jié)劑的體積比為1∶1∶2。各原料采用上述體積比能夠?qū)Ψ雷o基體起到最好的防護效果。此時氧化鋯可以更好地將金屬鎳顆粒分開，以防止金屬鎳在滲鋁過程中燒結(jié)，影響滲鋁防護效果。

優(yōu)選的，粘結(jié)劑為乙烯基漆。金屬鎳、氧化鋯均為粉末狀。乙烯基漆價格便宜無污染，與金屬的結(jié)合力適中，固體粉末滲鋁后分解形成碳，容易去除，無殘留。乙烯基漆的粘度適中，一方面其與金屬粉末混合后，金屬粉末不易下沉，保證了滲鋁防護涂料的均勻性；另一方面使涂覆操作方便可行，不易產(chǎn)生氣泡和針孔。

優(yōu)選的，滲鋁防護涂料用于滲鋁溫度為600℃～1020℃區(qū)間內(nèi)固體粉末滲鋁時的防護。適用的滲鋁溫度寬泛，可以用于各種不同材料基體的固體粉末滲鋁。

本發(fā)明還提供了上述滲鋁防護涂料的制備方法，包括以下步驟：將金屬鎳與氧化鋯制作為粉末狀，將粘結(jié)劑與氧化鋯粉末按比例混合均勻，然后加入金屬鎳粉末并攪拌，即可得到滲鋁防護涂料。該制備方法簡單易行高效，原料價格低廉，生產(chǎn)成本低。

優(yōu)選的，粘結(jié)劑與氧化鋯粉末混合后攪拌或靜置，靜置的時間為5～10h。氧化鋯容易團聚，粘結(jié)劑與氧化鋯粉末混合后需要靜置或者用比較慢的攪拌速度來攪拌，使其能夠充分分散，以保證制備的防護涂料的均勻性。

本發(fā)明還提供了一種上述滲鋁防護涂料或者由所述制備方法制備得到的滲鋁防護涂料在渦輪葉片榫頭的滲鋁防護中的應用。

優(yōu)選的，上述應用為將滲鋁防護涂料涂覆在渦輪葉片榫頭上。本發(fā)明提供的滲鋁防護涂料可以直接涂覆在渦輪葉片榫頭上，然后自然晾干或烘干，即可起到防護的作用。滲鋁防護工藝簡單，操作方法易行高效。

優(yōu)選的，上述應用中，滲鋁溫度低于700℃時，將滲鋁防護涂料涂覆兩層；滲鋁溫度為700℃～900℃時，將滲鋁防護涂料涂覆三層；滲鋁溫度為900℃～1020℃時，將所述滲鋁防護涂料涂覆四層。由于渦輪葉片的材料各不相同，滲鋁溫度也不同。滲鋁溫度越高，滲劑的活性也提高，滲鋁速度變快，需要涂覆的滲鋁防護涂料的層數(shù)也就越多。本發(fā)明的滲鋁防護涂料能夠滿足滲鋁溫度為600℃～1020℃的區(qū)間內(nèi)固體粉末滲鋁時的防護要求，可以根據(jù)滲鋁溫度，選擇合適的滲鋁防護涂料涂覆的層數(shù)。900℃以下固體粉末滲鋁只需要涂覆2～3層即可達到有效的防護效果。

優(yōu)選的，滲鋁防護涂料涂覆時，每涂覆一層需要自然干燥或烘干。涂覆的具體步驟為：涂覆第一層后自然干燥6h以上，再涂覆第二層并自然干燥12h以上，最后涂覆第三層并自然干燥24h以上。也可以用烘箱烘干，涂覆第一層后在80℃烘干0.5h左右，再涂覆第二層后80℃烘干1～2h，最后涂覆第三層后80℃烘干2～3h。上述涂覆步驟能夠更好地使?jié)B鋁防護涂料固化。為了防止?jié)B鋁防護涂料分層和凝結(jié)，每隔一段時間攪拌一次。

實施例

以下實施例中所用物料均為市售。

實施例1

本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種滲鋁防護涂料，主要由金屬鎳粉末、陶瓷粉末氧化鋯和粘結(jié)劑乙烯基漆配制而成，金屬鎳粉末、陶瓷粉末氧化鋯與乙烯基漆的體積比為1∶1∶2。

上述滲鋁防護涂料的制備方法為：先將粘結(jié)劑乙烯基漆與陶瓷粉末氧化鋯按體積比為2∶1混合，放置8h后再加入金屬鎳粉末并攪拌均勻，即得到滲鋁防護涂料。配制好的滲鋁防護涂料可以密封后冷藏保存，但因放置時間過長或保存不當?shù)仍驅(qū)е峦苛辖Y(jié)塊時，就不能再使用。

實施例2

本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種滲鋁防護涂料，主要由金屬鎳粉末、陶瓷粉末氧化鋯和粘結(jié)劑乙烯基漆配制而成，金屬鎳粉末、陶瓷粉末氧化鋯與乙烯基漆的體積比為0.7∶0.7∶2。

上述滲鋁防護涂料的制備方法為：先將粘結(jié)劑乙烯基漆與陶瓷粉末氧化鋯按體積比為2∶0.7混合，放置8h后再加入金屬鎳粉末并攪拌均勻，即得到滲鋁防護涂料。配制好的滲鋁防護涂料可以密封后冷藏保存，但因放置時間過長或保存不當?shù)仍驅(qū)е峦苛辖Y(jié)塊時，就不能再使用。

實施例3

本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種滲鋁防護涂料，主要由金屬鎳粉末、陶瓷粉末氧化鋯和粘結(jié)劑乙烯基漆配制而成，金屬鎳粉末、陶瓷粉末氧化鋯與乙烯基漆的體積比為0.7∶1.3∶2。

上述滲鋁防護涂料的制備方法為：先將粘結(jié)劑乙烯基漆與陶瓷粉末氧化鋯按體積比為2∶1.3混合，放置8h后再加入金屬鎳粉末并攪拌均勻，即得到滲鋁防護涂料。配制好的滲鋁防護涂料可以密封后冷藏保存，但因放置時間過長或保存不當?shù)仍驅(qū)е峦苛辖Y(jié)塊時，就不能再使用。

實施例4

本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種滲鋁防護涂料，主要由金屬鎳粉末、陶瓷粉末氧化鋯和粘結(jié)劑乙烯基漆配制而成，金屬鎳粉末、陶瓷粉末氧化鋯與乙烯基漆的體積比為1.3∶1.3∶2。

上述滲鋁防護涂料的制備方法為：先將粘結(jié)劑乙烯基漆與陶瓷粉末氧化鋯按體積比為2∶1.3混合，放置8h后再加入金屬鎳粉末并攪拌均勻，即得到滲鋁防護涂料。配制好的滲鋁防護涂料可以密封后冷藏保存，但因放置時間過長或保存不當?shù)仍驅(qū)е峦苛辖Y(jié)塊時，就不能再使用。

上述滲鋁防護涂料在渦輪葉片榫頭的滲鋁防護中的應用為：將實施例1～4中制備的滲鋁防護涂料分別直接涂覆在同一種渦輪葉片的榫頭上。根據(jù)滲鋁溫度選擇合適的涂覆層數(shù)，所選葉片材料的滲鋁溫度低于700℃時，將滲鋁防護涂料涂覆兩層；滲鋁溫度為700℃～900℃時，將滲鋁防護涂料涂覆三層；滲鋁溫度為900℃～1020℃時，將滲鋁防護涂料涂覆四層。涂覆第一層后自然干燥6h，再涂覆第二層并自然干燥12h，最后涂覆第三層并自然干燥24h，再進爐滲鋁。為了防止?jié)B鋁防護涂料的分層和凝結(jié)，每隔一段時間應攪拌一次。滲鋁防護涂料涂覆完成且干燥后，對要求滲鋁的表面即渦輪葉片的表面多余的滲鋁防護涂料進行修整，用刀片或其他工具去除渦輪葉片表面的多余涂料，確保渦輪葉片表面沒有涂料殘留，以便于進行下一步的固體粉末滲鋁操作。

上述實施例1～4的滲鋁防護涂料涂覆結(jié)束后，對分別制作的渦輪葉片進行固體粉末滲鋁，滲鋁完成后，分別將防護涂料敲碎，4個產(chǎn)品均實現(xiàn)了與渦輪葉片榫頭的分離，且檢查沒有涂料殘留，外觀良好，也沒有腐蝕榫頭或與榫頭反應的現(xiàn)象發(fā)生。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護。