[发明专利]无铬渗铝硅组合物、料浆及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了无铬渗铝硅组合物、料浆及其制备方法和应用。该无铬渗铝硅组合物不含六价铬，以Al₂O₃粉末作为填充剂，可以在高温渗铝硅过程中起到均匀分散Al‑Si合金粉的作用，可以防止Al‑Si合金粉熔融、烧结在一起，有利于渗铝硅进程和渗层均匀。常规的粉末渗剂，用量会比料浆大很多倍，并且无法均匀涂覆在基材表面，由于粉末渗剂一般采用包埋法，对于结构特殊的基材，无法采用包埋法，必须采用料浆涂覆。而常规的水基料浆，由于铝粉容易和水作用，需要配置后立即使用，或者额外使用通常含有铬的钝化剂来延长储存期限，而本发明的料浆，可以长期储存，并且容易涂覆，环境友好。

技术领域

本发明属于金属防腐蚀技术领域，具体涉及无铬渗铝硅组合物、料浆及其制备方法和应用。

背景技术

在现代燃气涡轮发动机中，叶片、燃烧室外壳等部件通常是由镍合金制成，镍基高温合金是最常用来制造燃气轮机部件的材料。涡轮在高温特性下运行，镍基合金部件需要长时间在较高的温度强度中使用。这些部件通常位于涡轮的“热区”。由于这些组件在严酷的环境中运行，因此对它们有特殊的设计要求。涡轮发动机的高温零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。零件表面的氧化和腐蚀都会导致金属损耗以及叶片厚度损失，表面金属的损失会迅速导致各自零部件上应力的增加，从而导致发动机零部件失效。因此，需要在这些零部件表面进行涂覆，以保护它们不因氧化而降解。同时期望通过利用表面处理技术，提高高温合金的性能以达到更高的工作温度。

扩散铝涂层是保护镍基合金涡轮发动机硬件表面不受氧化和腐蚀的常用方法。相关技术中，对于制备扩散铝涂层而言，固体渗铝工艺和液体(料浆)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，渗铝涂层在基体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，能够有效保护基体免受外界腐蚀。但固体渗铝工艺需要使用大量的粉末，易产生粉尘危害，操作条件恶劣，加热过程中活化剂分解还会排放出大量毒性气体，给操作人员的身体健康和周围环境带来严重威胁。同时固体渗铝存在不能局部渗铝、渗层均匀性难以控制的缺点。比较而言，料浆法操作条件有所改善，可以使用刷涂、蘸涂或喷涂方法，将料浆沉积于工件表面，然后低温烘干固化，在真空或惰性气氛中加热保温一定时间即可，料浆法可以实现局部渗铝。水基料浆，通常是以磷酸水溶液为基础，加入铬酐(CrO₃)或者铬酸盐钝化铝粉表面，抑制金属铝的氧化，从而减缓水溶液与铝粉之间发生的不良反应。但其体系稳定性依赖于钝化剂的存在，而六价铬被认为是一种致癌物质，对环境具有持久的危害性。而不加铬酐或者铬酸盐的水基料浆，铝粉与溶液有时会在几个小时(甚至几分钟)的时间内相互反应，还可能产生气体，如氢气。这类料浆必须配制后立刻使用，难以长时间储存，商业化价值低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了无铬渗铝硅组合物、料浆及其制备方法和应用，该无铬渗铝硅组合物不含六价铬，以Al₂O₃粉末作为填充剂，可以在高温渗铝硅过程中起到均匀分散Al-Si合金粉的作用，可以防止Al-Si合金粉熔融、烧结在一起，有利于渗铝硅进程和渗层均匀。

本发明还提供了上述无铬渗铝硅组合物的制备方法。

本发明还提供了一种无铬渗铝硅料浆。

本发明还提供了上述无铬渗铝硅料浆的制备方法。

本发明还提供了上述无铬渗铝硅组合物或料浆在涡轮发动机、叶片和燃烧室外壳制备与修复中的应用。

本发明还提供了由上述无铬渗铝硅组合物或料浆制备的防腐蚀涂层。

本发明的第一方面提供了无铬渗铝硅组合物，包括以下组分：Al₂O₃粉末、催渗剂和Al-Si合金粉。

本发明的无铬渗铝硅组合物，至少具有以下有益效果：