[发明专利]不锈钢低温粉末包埋铁铝共渗渗剂及包埋渗工艺方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种不锈钢低温粉末包埋铁铝共渗渗剂及包埋渗工艺方法。

背景技术

 不锈钢叶片作为航空发动机应用数量最多的压气机钢制涡轮转子叶片，其工作状况是在高温燃气包围下工作的，不仅承受涡轮转子高速旋转时叶片自身离心力、气动力、热应力及振动应力等的作用，还要承受高温燃气的冲刷、氧化和腐蚀作用，是发动机内部工作条件最为恶劣的零件，而高温燃气的冲刷、氧化和腐蚀是造成叶片破坏的主要原因。为了有效降低上述原因对不锈钢叶片的破坏，有目的的渗入金属铝元素，在不锈钢叶片表面上形成含铝量高的铁铝化合物合金层，以提高不锈钢叶片的耐腐蚀、抗高温氧化及耐磨等性能，延长其使用寿命。

粉末包埋渗铝是目前工业应用很广泛的一种工艺，具有设备简单、成本低廉等优点，且对于零件形状复杂或者在其回火温度以下渗铝以保证零件使用的机械性能，都只能采用粉末包埋的渗铝方法。粉末渗铝由于是将工件埋在粉末当中，且在一定的温度下配合一定的渗剂配方就能很好的克服其它渗铝方法所无法达到的渗铝效果（渗层致密、不易产生漏渗等缺陷、渗层厚度均匀以及适用于几何形状复杂的零件等）。

中、高温(650℃~1100℃)粉末包埋渗铝技术已在小型零部件、原油炼化部件、航空涡轮叶片等部件防腐方面获得了极大的成功，耐H₂S、CO₂、大气及海水等介质的腐蚀性能可与316不锈钢相媲美，且工艺稳定。专利文献“一种粉末包埋渗铝剂及包埋渗铝方法(CN1425796A)”公开了一种适用于中、高温的粉末包埋渗铝剂，其组成为：铝粉、铁粉、氯化铵及氧化铝陶瓷粉末，其粉末粒度为80~220目。利用此配方，只有在高温(900℃~1100℃)条件下保温一段时间，才能在需渗铝工件表面形成渗铝层。在低温条件下，无法在需渗铝工件表面形成渗铝层。

专利文献“一种石油专用油、套管低温粉末包埋渗铝渗剂(CN101165204A)”公开了一种适用于低温(380℃~500℃)条件下的粉末包埋渗铝剂，其组成为：金属源、活化剂、催化剂和填充剂。金属源由铝粉、锌粉、锌铝合金粉、铁铝合金粉之一种或几种组成，其粉末粒度为120目或150目；活化剂由氯化铵、氯化铝、氟化钠或氟化氢钾之一种或几种组成；催化剂由稀土元素镧、锇和钼粉组成；填充剂由氧化铝陶瓷粉末组成。利用此配方，在低温(380℃~500℃)条件下保温一段时间，即可在需渗铝工件表面形成渗铝层，但所获得的渗铝层中含有锌元素，渗铝层呈现阶梯变化，渗铝层含铝量偏低，且最外层铝含量最低。

由于不锈钢叶片本身的组织结构、热处理条件以及所使用的环境温度等各方面的条件限制下，要求必须在低温(低于不锈钢回火温度)下进行渗铝，如果温度过高，将改变工件本身的显微组织，而在很大程度上降低了不锈钢叶片使用中的机械性能。因此，温度将成为专利文献“一种粉末包埋渗铝剂及包埋渗铝方法(CN1425796A)”中公开的渗剂及方法对不锈钢叶片应用的最大障碍。专利文献“一种石油专用油、套管低温粉末包埋渗铝渗剂(CN101165204A)”虽能在低温条件下在需渗铝工件表面形成渗铝层，但所获得的渗铝层中含有锌元素，渗铝层呈现阶梯变化，渗铝层含铝量偏低，且最外层铝含量最低。

因此，对于不锈钢叶片，为了在低温(低于不锈钢的回火温度)条件下获得与基体结合良好，具有单层结构，含铝量高的铁铝化合物合金层，从而提高不锈钢叶片的耐腐蚀、抗高温氧化及耐磨等性能。

发明内容

    本发明的目的在于提供了一种不锈钢低温粉末包埋铁铝共渗渗剂及包埋渗工艺方法，它具有工艺简单和操作方便的优点。

本发明是这样来实现的，本发明的目的是提供一种新型不锈钢低温（低于不锈钢回火温度）粉末包埋铁铝共渗渗剂以及采用该种铁铝共渗渗剂的包埋渗铝方法，以在不锈钢表面获得与基体结合良好、具有单层结构且含铝量高的铁铝化合物合金层，保证不锈钢叶片的耐腐蚀、抗高温氧化及耐磨等性能和防热削落现象的产生。由于不锈钢种类的不同，使得不锈钢的回火温度不同，但其回火温度大部分在500℃~600℃。因此，本发明的渗剂的低温铁铝共渗温度为380℃～600℃，其可根据不锈钢的回火温度进行选择。

本发明的低温粉末包埋渗铝剂为一种组合物，其组分和重量百分比含量包括：

铝粉(Al)                   10%~30%

铁粉(Fe)                   3%~10%

三氯化铝(AlCl₃)            5%~30%