[发明专利]一种镍基高温合金表面AlCrSi料浆渗剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍基高温合金表面AlCrSi料浆渗剂及其制备方法，其原料按照质量百分比，包括3个组份，18～30％的液体组份A，35～60％的液体组分B，余量为固体组份C。本发明的渗铝料浆配伍合理，铝含量适中，添加形式多样，既提高了铝的渗入速度及渗层厚度，又保证了渗层的韧性，力学性能得到提高。所用活化剂、粘接剂等均在高温渗铝过程中参与或促进反应，无有害残留，保证渗层纯净度，提高渗铝涂层的使用寿命。本发明制备的铝铬硅料浆，大幅度提高了铝铬硅涂层抗硫腐蚀性、抗氧腐蚀性、热稳定性及涂层寿命；同时改善了以往传统铝渗剂制备的涂层厚度不均匀、表面结瘤、局部富铝等缺陷。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种镍基高温合金表面AlCrSi料浆渗剂及其制备方法。

背景技术

航空航天领域的更新换代需要更先进和高推重比的涡轮发动机，因此对材料也提出越来越高的要求。航空发动机的需求与高温合金的发展紧密相连。目前先进燃气轮机的燃气进口温度可达1600℃，叶片的工作温度可达1000～1200℃，涡轮发动机的高温部件不仅要承受热循环和机械负荷，还要受到燃油燃烧产生的硫酸盐等腐蚀性颗粒的侵蚀。镍基高温合金因既具有良好的耐高温氧化和热腐蚀性能，又具有较高的高温蠕变强度和断裂强度，从而在涡轮发动机叶片等领域得到极为广泛的应用。目前叶片材料的研究趋势是降低合金中铬含量以提高其高温强度，副作用是合金使用时产生更为严重的高温氧化和燃气热腐蚀问题。现在仅仅依靠高温合金成分的设计已经无法满足工业需求。因此，必须利用表面处理技术提高高温合金的性能以达到更高的工作温度。因此寻找一种具有优异的抗高温氧化性能和抗高温腐蚀性能的防护涂层是十分必要的。在高性能渗铝涂层中，液体(料浆)渗铝工艺和固体渗铝工艺是最为成熟且应用最广的工艺。在高温氧化环境中，渗铝涂层在材料表面生成一层致密的氧化铝膜，从而阻止外界的腐蚀介质与基体进一步发生反应，有效保护基体免受外界腐蚀。但固体渗剂易导致环境污染、渗层均匀性难以控制、易产生节瘤、局部富铝等缺点，液体料浆便是最佳选择，可以实现局部渗铝，但传统配方的渗铝料浆存在以下问题：(1)传统AlNi料浆渗剂制备的涂层耐高温氧化、耐腐蚀性能不足；(2)传统料浆粘度与酸碱度不合适，在高温合金叶片等零件表面烘干后出现局部不均匀、节瘤等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐氧、硫气氛腐蚀且涂覆性均匀的镍基高温合金表面AlCrSi料浆渗剂及其制备方法。

本发明这种镍基高温合金表面AlCrSi料浆渗剂，原料按照质量百分比，包括3个组份，18～30％的液体组份A，35～60％的液体组分B，余量为固体组份C；其中：

液体组份A原料按照质量百分比，由以下组份组成：5～20％的AlCl₃、3.7～8.6％的NH₄Cl、8～15％的Cr₂O₃和16～30％的H₃PO₄溶液，余量为无水乙醇；

液体组份B原料按照质量百分比，由以下组份组成：10～17.5％的CrCl₃、25～35％的Al₂O₃和10～20％的H₃PO₄溶液，余量为无水乙醇；

固体组份C为固体粉末，原料按照质量百分比，由以下组份组成，50～70％的球形AlCr粉末和30～50％的Si粉，余量为球形Al粉。

所述组份A和B中H₃PO₄溶液的浓度为80～90％；液体组份A需要加入适量水调节密度为1.1～1.5g/cm³、pH值为0.2～1.2、粘度为3～15×10^-3Pas；所述液体组分B需要加入适量水调节密度为1.0～1.4g/cm³、pH值为0.8～2.6、粘度为5～12×10^-3Pas；所述组份C中AlCr粉末中Al的含量为55～70％。