[发明专利]一种单晶高温合金精铸件化铣膏及其制备方法和应用

说明书

一种单晶高温合金精铸件化铣膏及其制备方法和应用，属于表面化铣技术领域。该单晶高温合金精铸件化铣膏，为混合水溶液和正硅酸酯类化合物的混合物，按体积比，混合水溶液：正硅酸酯类化合物＝1：(2～5)；混合水溶液中：硫酸为9～18mol·L^‑1，FeCl₃为0.3～2.0mol·L^‑1，MnO₂为3.0～10.0g·L^‑1。其制备方法为配制混合水溶液，加入正硅酸酯类化合物搅拌1～2h。其对单晶高温合金精铸件和测试片进行化铣，尤其适用于对单晶高温合金精铸件局部表面进行化铣。该单晶高温合金精铸件化铣膏挥发性低，化铣效果好，对环境相对友好，其主要是用于去除铸造工艺中在单晶高温合金精铸件局部表层塑性变形残余应力集中层，可有效减少后续热处理过程中再结晶缺陷。

技术领域

本发明涉及表面化铣技术领域，具体涉及一种单晶高温合金精铸件化铣膏及其制备方法和应用。

背景技术

镍基高温合金是以镍为基体的一种高温结构材料，具有很高的室温强度和高温强度、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的组织稳定性和使用可靠性。镍基高温合金主要用来制造航空喷气发动机以及各种工业燃气轮机的最热部件，如涡轮部分的导向叶片、工作叶片、涡轮盘等。它还是火箭发动机及燃气轮机高温热端部件的不可替代的材料。

近二十年来，镍基高温合金经历了等轴晶、定向柱晶、单晶合金等几个阶段，承高温能力不断增强。单晶高温合金经历了从第一代的无Re合金到第二代3％Re的合金，再发展至第三代含6％Re的合金，以及在高Re基础上加入Ru、Ir等元素的第四代和第五代合金。但单晶合金在定向凝固铸造精铸件过程中，铸件局部表面，例如表面突变位置、铸件构造突变位置等会产生较大塑性变形形成残余应力层，残余应力是再结晶等晶粒缺陷的诱因，再结晶导致单晶铸件疲劳性能和持久寿命性能显著下降，对单晶精铸件危害巨大。

单晶精铸件表面塑性变形残余应力层必须去除。化铣是有效手段。但目前化铣方法均采用将精铸件直接浸入到腐蚀液中或将精铸件不希望化铣的内腔用蜡封再浸入到腐蚀液中化铣的方法。上述方法会导致精铸件不需要化铣的表面被腐蚀，蜡封也无法避免。这会导致精铸件性能和寿命降低。

此外，现有化铣剂存在污染环境对人体危害大的缺点。经专利文献检索发现，镍基高温合金化铣的专利大多采用对环境不友好，污染严重的试剂。例如专利CN101696501A提出了一种高温合金叶片精锻化铣溶液及化铣的方法，采用55-75g/L的盐酸、100-135g/L的硝酸和400-500g/L的三氯化铁水溶液，这种腐蚀剂也可以对第一代单晶高温合金进行化铣。对于含有Re第二代、第三代镍基高温单晶合金，专利CN103451657A采用200-400mL硝酸、150-350mL氢氟酸、350-700mL蒸馏水，20-60℃，腐蚀90-200min可有效去除塑性变形层。专利CN102330087A采用盐酸的浓度为220～300mL/L，氢氟酸的浓度为200～300mL/L，硝酸的浓度为110～120mL/L，醋酸的浓度为40～45mL/L，三氯化铁的浓度为300～350g/L，铬酐的浓度为18～21g/L作化铣剂。这些化铣方法中，盐酸是挥发性非常严重的酸，氢氟酸是对环境及人体损害非常严重的酸，而强氧化性酸条件下铬酐会变成致癌物质对人体危害极大。因此，研究开发一种能对单晶高温合金精铸件局部表面的环境友好化铣方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种单晶高温合金精铸件化铣膏及其制备方法和应用，该单晶高温合金精铸件化铣膏挥发性低，化铣效果好，对环境相对友好，能够涂抹在精铸件局部表面实现精铸件局部化铣。该单晶高温合金精铸件化铣膏的应用，主要是用于去除铸造工艺中在单晶高温合金精铸件局部表层塑性变形残余应力集中层，可有效减少后续热处理过程中再结晶缺陷。