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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112159951A(43)申请公布日2021.01.01(21)申请号202011153570.6(22)申请日2020.10.26(71)申请人杭州汽轮机股份有限公司地址310000浙江省杭州市下城区石桥路357号(72)发明人董太宁朱晓俊陈千宝吴昊陈金花张云龙李允东张建锋池方越李海涛何尧进童波(74)专利代理机构北京沁优知识产权代理有限公司11684代理人郭峰(51)Int.Cl.C23C8/36(2006.01)C23C8/02(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种汽轮机钛合金叶片的防水蚀层的制备工艺(57)摘要本发明提供一种汽轮机钛合金叶片的防水蚀层的制备工艺,包括以下步骤:(1)预处理;(2)氮化前准备;(3)等离子氮化:采用等离子氮化炉对钛合金叶片进行等离子氮化,该过程依次包括抽真空阶段、高压起辉阶段、升温阶段、三段渗氮处理阶段和降温阶段五个阶段。本发明的制备工艺加工后的钛合金叶片具有良好的防水蚀层,同时钛合金叶片的硬度得以显著提升,适用于汽轮机末叶片使用;本工艺采用三段渗氮处理使得整个钛合金叶片上得到均匀的氮化改性层,与基体结合强度好;同时提高了钛合金叶片整体的硬度和耐磨性。CN112159951ACN112159951A权利要求书1/1页1.一种汽轮机钛合金叶片的防水蚀层的制备工艺,其特征在于:包括以下步骤:(1)预处理:采用保护气氛炉将钛合金叶片进行退火处理,消除应力、稳定尺寸;(2)氮化前准备:将钛合金叶片进行清洗并烘干,以除去表面的油污杂质;(3)等离子氮化:采用等离子氮化炉对钛合金叶片进行等离子氮化,该过程依次包括抽真空阶段、高压起辉阶段、升温阶段、三段渗氮处理阶段和降温阶段五个阶段;抽真空阶段,将炉内抽真空使其真空度控制在30Pa-50Pa;高压起辉阶段,合高压开关,缓慢升高压,使用5-10A电流,使叶片起辉;升温阶段,逐渐加大供气量0.1-0.3L/min,提高电流10-20A,电压750-800V加速升温,300℃以上升温速度控制在≤50℃/h,当温度升到750℃时,停止升温,进入到三段渗氮处理阶段;三段渗氮处理阶段分别为一段渗氮处理保持750℃,保温6小时处理,供气量0.3-0.4L/min,电流50-70A,电压850-880V;二段渗氮处理保持780℃,保温12小时,供气量0.6-0.8L/min,电流70-80A,电压880-900V;三段渗氮处理保持750℃,保温18小时,供气量0.6-0.9L/min,电流50-70A,电压850-880V;降温阶段,保温结束后,停电,关闭进气阀碟、停泵、管仪表和氨分解炉,维持炉内低真空度,自然冷却;当温度低于100℃,可开启出炉;经此处理后在钛合金叶片上得到氮化改性层即防水蚀保护层。2.根据权利要求1所述的一种汽轮机钛合金叶片的防水蚀层的制备工艺,其特征在于:在步骤(1)预处理中,退火温度为720-740℃,保温2-2.5小时,保护气氛为氩气。3.根据权利要求1所述的一种汽轮机钛合金叶片的防水蚀层的制备工艺,其特征在于:在步骤(2)氮化前准备中,采用超声波对钛合金叶片进行清洗,并使用电炉进行烘干。4.根据权利要求1所述的一种汽轮机钛合金叶片的防水蚀层的制备工艺,其特征在于:在步骤(3)等离子氮化中,所述等离子氮化炉内的工装、垫板、阴极板采用316L或钛合金制作;在步骤(3)等离子氮化前,将工装、垫板、阴极板在等离子炉中进行辉光打弧处理。5.根据权利要求1所述的一种汽轮机钛合金叶片的防水蚀层的制备工艺,其特征在于:步骤(3)等离子氮化后的氮化改性层厚度为0.08-0.15mm,表面硬度达1000-1050HV0.025。2CN112159951A说明书1/6页一种汽轮机钛合金叶片的防水蚀层的制备工艺技术领域[0001]本发明属于钛合金表面强化工艺技术领域,尤其是涉及一种汽轮机钛合金叶片的防水蚀层的制备工艺。背景技术[0002]汽轮机代表我国装备制造业水平的产品,叶片是汽轮机的关键零件之一。汽轮机的末级叶片长度最长,受到离心力最大且处于湿蒸汽区工作,蒸汽中的微小水滴撞击高速旋转的低压动叶片,使叶片最终产生点蚀。因此,末叶级的防水蚀研究非常有意义。[0003]TC4属于α+β系列钛合金,具有密度小、强度大的优点,所以钛合金被使用在汽轮机的末级叶片,已经成为国内外末级叶片制作的发展趋势。但是TC4的硬度比较低,耐磨性差,不能通过相变、固溶时效等常规方法强化。目前,钛合金强化方法主要有镀膜、气相沉积、激光处理、辉光等离子氮化等。大多数技术处于实验研发阶段,存在一定的风险。辉光等离子氮化是在生产中钛合金强化技术应用最广泛的,也