[发明专利]用于叶片气相渗铝的渗剂及方法

说明书

技术领域

本发明涉及叶片渗铝技术领域，具体而言，涉及一种用于叶片气相渗铝的渗剂及方法。

背景技术

在发动机涡轮部件表层防护领域，需要对叶片进行渗铝处理以提高叶片的抗高温氧化和抗热腐蚀能力。分析Ni-Al相图可知，渗铝处理主要是为了使活性[Al]与镍基高温合金叶片表层的[Ni]发生反应以获得β-(Ni-Al)相。常用渗铝工艺主要有固体渗铝工艺和料浆渗铝工艺。固体渗铝是将叶片需渗铝部位包埋在渗剂中加热，然后通过真空炉扩散处理以形成渗铝层。料浆渗铝是将渗铝料浆涂覆在叶片表层，然后通过真空炉扩散处理以形成渗铝层。

然而，固体渗铝工艺具有操作繁重、所采用粉尘有害健康等缺点，限制了其应用。料浆渗铝工艺具有工序复杂、喷涂厚度无法精确控制、喷涂均匀性差和渗铝层质量差等缺点，限制了其应用。最主要的是，这两种渗铝方法均为接触法渗铝工艺技术，使得这两种方法都有以下缺点：一是只能实现叶片表层渗铝，无法对内腔进行渗铝；二是容易粘接，堵塞带气孔的零件内腔及盲孔。尤其是对于三、四代航空发动机中复杂型腔、带20多个尺寸仅有φ0.2㎜气膜孔的空心叶片无法同时实现叶片表层和内腔同时渗铝。

为了解决上述问题，目前技术人员尝试通过气相工艺对叶片进行渗铝。在该工艺中渗剂与叶片不直接接触，且在高温下渗剂能够直接渗入叶片的表层和内腔。然而，采用该工艺所形成的渗铝层的深度分布不均匀，渗铝层中含有裂纹、夹杂等缺陷，且不能精确控制渗铝层的深度，从而降低了叶片的抗高温氧化和腐蚀能力，并进一步降低了叶片的使用寿命。针对上述问题，目前还没有有效的解决方法。

发明内容

本发明旨在提供一种用于叶片气相渗铝的渗剂及方法，以提高渗铝层的深度分布均匀性，并提高渗铝层的深度控制的精度，进而提高叶片的抗高温氧化和腐蚀能力，并进一步提高叶片的使用寿命。

本发明提供了一种用于叶片气相渗铝的渗剂，该渗剂包括金属铝粉、氧化铝粉和氯化铵粉，其中金属铝粉、氧化铝粉和氯化铵粉的重量比为1：1.5～4：0.025～0.1。

进一步地，金属铝粉的粒径为180～325目，氧化铝粉的粒径为200～240目。

本发明还提供了一种用于叶片气相渗铝的方法，该方法包括以下步骤：对叶片进行清洗处理，以去除叶片上的污物；将清理处理后的叶片置于炉罐中，并将本申请提供的渗剂置于炉罐中叶片下方的位置；对炉罐抽真空至0.5～1KPa，并通入惰性气体以排出空气；在惰性气体的条件下将炉罐加热至940～960℃后，开启炉罐中的循环风机，并通过保温处理以在叶片的表层和内腔中形成渗铝层；将炉罐冷却至100℃以下，并打开炉罐以取出叶片；将含有渗铝层的叶片置于热水中进行浸泡处理。

进一步地，在形成渗铝层的步骤中，循环风机的转速为800～1500r/min，且形成深度差为±0.01mm的渗铝层。

进一步地，在形成渗铝层的步骤中，保温4～8小时以在叶片的表层中形成深度为10～100μm的渗铝层，并在叶片的内腔中形成深度为15～20μm的渗铝层。

进一步地，渗剂中金属铝粉、氧化铝粉和氯化铵粉的重量比为1：1.5：0.025；

在形成渗铝层的步骤中，保温4小时以在叶片的表层中形成深度为10～20μm的渗铝层，并在叶片的内腔中形成深度为15～20μm的渗铝层。

进一步地，渗剂中金属铝粉、氧化铝粉和氯化铵粉的重量比为1：4：0.1；在形成渗铝层的步骤中，保温8小时以在叶片的表层中形成深度为90～100μm的渗铝层，并在叶片的内腔中形成深度为15～20μm的渗铝层。

进一步地，在浸泡处理的步骤中，热水的温度为40～50℃，浸泡时间为15～20min。

进一步地，在对叶片进行清洗处理的步骤中，清洗处理的工艺为吹砂或酸洗；在浸泡处理的步骤之后，采用压缩空气干燥叶片。

进一步地，惰性气体为氩气。