[发明专利]一种用于化学气相沉积的反应设备

说明书

本发明公开了一种用于化学气相沉积的反应设备，其技术方案要点是包括炉罐、可拆卸连接于炉罐上的炉盖、加热系统、设置在炉盖上的预抽真空系统、冷却系统以及气流循环系统，利用预抽真空系统对炉罐内抽真空，打开冷却系统，利用加热系统升温，直至渗剂中的氯化物开始分解，与铝粉反应形成Al_xCl_y、HCl等气态化合物，气态化合物与热态的叶片表面发生反应，在叶片与气态化合物接触的表面形成金属化合物渗层；同时，在气流循环系统的作用下，气态化合物沿着叶片复杂的内腔与外表面反复流动，从而在叶片表面形成质量稳定的渗层。

技术领域

本发明涉及热处理加工，特别涉及一种用于化学气相沉积的反应设备。

背景技术

发动机高压涡轮导向叶片是航空发动机的重要热端部件，在工作条件下其表面存在高温氧化腐蚀现象，尤其是叶片的内腔腐蚀与氧化已成为发动机设计的一项技术难题。为了提高叶片的可靠性和延长叶片使用寿命，高导叶片内外流道表面同时采用了高温防护技术，即在高导叶片外流道表面制备深度为0.02~0.055mm的渗铝层，内腔制备0.01~0.035mm的渗铝层，从而起到良好的抗高温氧化和抗腐蚀作用。

金属渗层可以通过多种方法制备，如：固体法、气体法、料浆法、化学气相沉积法。1、固体法是将需要涂覆的零件置于容器内，容器用粉状混合物填充。固体法简单，无须使用复杂的夹具和设备，主要是用以制取没有气孔和没有剥落缺陷的高质量均匀涂层。2、料浆法是涂层材料以料浆形式，即以金属氧化物粉末或其他化合物粉末的浓缩悬浮液的形式，喷涂在零件表面上，然后在高温下烧结。料浆法生产效率高，但是也无法用于带有内腔的零件。3、气体法和化学气相沉积法均是用气体法制取涂层，先制成含饱和元素的气态化合物，然后将其输送给零件，经过热分解反应、还原反应、歧化反应或其他输气反应而沉淀出饱和元素的原子，形成涂层。但是气体法不可控，而且渗层深度较浅。

最新研究的化学气相沉积是将反应气体直接通入设备中，通过扩散和对流进入零件内腔气冷通道中的反应气体与灼热的零件内表面进行化学反应，在内腔表面生成沉积或扩散型防护涂层，特别适合于导向叶片组合件气冷内腔防护涂层的制备，但国内化学气相沉积技术才刚刚起步，还需要本领域技术人员从设备上进行深入研究。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于化学气相沉积的反应设备，实现了在复杂内腔叶片的内、外表面同时涂覆金属渗层，结构简单合理，工程化应用水平较高。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于化学气相沉积的反应设备，包括：

炉罐、可拆卸连接于炉罐上的炉盖、加热系统、预抽真空系统、冷却系统以及气流循环系统；

所述炉罐内设有凸出于炉罐底部的工装以及环设在工装圆周方向的导风筒，所述工装的侧壁上设有第一通孔；

所述炉盖上设有延伸向炉罐内的搅拌风扇、与导风筒相对接的托板，所述托板上设有第二通孔；所述托板、导风筒与工装围合形成风道一，所述导风筒外壁与炉罐内壁之间形成风道二，搅拌风扇在旋转过程中形成气流，气流沿着风道二、风道一、风道二的路径构成气流循环系统；

所述预抽真空系统包括炉盖连接管、与炉盖连接管相连通的真空过滤装置，所述真空过滤装置上连接有用于抽气的机械泵；

所述冷却系统包括冷却管路，所述冷却管路凸出于炉盖的上表面且沿着炉盖的圆周方向环设，所述冷却管路的侧壁上设有用于与外接冷却水相连的进水嘴与出水嘴。