一种镍基高温合金铝硅固体粉末渗铝剂及渗铝方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115896685A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211322700.3(22)申请日2022.10.27(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市麓山南路932号(72)发明人袁铁锤袁晓星李瑞迪(74)专利代理机构南京禹为知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32272专利代理师康伟(51)Int.Cl.C23C10/48(2006.01)C23C10/60(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种镍基高温合金铝硅固体粉末渗铝剂及渗铝方法(57)摘要本发明公开了一种镍基高温合金铝硅固体粉末渗铝剂及渗铝方法，所述渗铝剂由金属源A、活化剂B和催化剂C均匀混合而成；其中，以质量百分比计，所述金属源A包括60～70％的纯铝、30～40％的铝‑硅合金、1～2％的纯铬；所述活化剂B包括1～2％的氯化钠、0.5～1.5％的氯化铵；所述催化剂C包括0～2％的钼粉、0～1.5％的氧化铈、0～1％的氧化镧。本发明渗铝剂中的稀土元素可以提高渗铝过程中铝原子的吸附能，催化渗铝过程的进行，所获得的涂层组织均匀致密。并采用三段式高温粉末包埋渗铝的方法制备镍基高温合金渗铝层，可以显著地提高渗铝过程中原子扩散速率，并且通过后续扩散退火能够提高涂层的均匀程度。CN115896685ACN115896685A权利要求书1/1页1.一种镍基高温合金铝硅固体粉末渗铝剂，其特征在于：所述渗铝剂由金属源A、活化剂B和催化剂C均匀混合而成；其中，以质量百分比计，所述金属源A包括60～70％的纯铝、30～40％的铝‑硅合金、1～2％的纯铬；所述活化剂B包括1～2％的氯化钠、0.5～1.5％的氯化铵；所述催化剂C包括0～2％的钼粉、0～1.5％的氧化铈、0～1％的氧化镧。2.如权利要求1所述的镍基高温合金铝硅固体粉末渗铝剂，其特征在于：所述催化剂C中氧化铈和氧化镧的比例不超过4:1。3.一种渗铝方法，其特征在于：包括，按照权利要求1中的质量百分比配置渗铝剂；采用粉末包埋高温扩散的方法，用渗铝剂包埋镍基高温合金，在600～700℃、800～900℃和500～700℃三段温度下处理；进行扩散退火处理。4.如权利要求3所述的渗铝方法，其特征在于：所述配置渗铝剂，将纯铝、铝‑硅合金、纯铬混合熔化、气雾化制粉得到金属源A；将氯化钠、氯化铵混合得到活化剂B；将所述钼粉、氧化铈和氧化镧混合得到催化剂C；将金属源A、活化剂B和催化剂C球磨混合均匀后干燥。5.如权利要求3或4所述的渗铝方法，其特征在于：所述三段温度下处理，将渗铝剂包埋镍基高温合金后，在600～700℃下保温0.5～1h，随后升温至800～900℃保温2～3h，最后降温至500～700℃保温0.5～1h后取出。6.如权利要求5所述的渗铝方法，其特征在于：所述用渗铝剂包埋镍基高温合金，于渗罐中包埋，所述渗罐为高纯刚玉材质。7.如权利要求3、4、6中任一项所述的渗铝方法，其特征在于：所述进行扩散退火处理，退火温度为800～1000℃，退火时间4～8h，冷却方式为随炉冷。8.如权利要求7所述的渗铝方法，其特征在于：还包括，渗铝前对镍基高温合金进行预处理，将所述镍基高温合金打磨后，进行抛光处理，再进行超声清洗，干燥。9.如权利要求8所述的渗铝方法，其特征在于：所述预处理，将镍基高温合金依次用600目、1000目的砂纸进行打磨，用0.5μm金刚石对镍基高温合金进行抛光处理，分别用丙酮和酒精溶液超声清洗，干燥。10.如权利要求3、4、6、8、9中任一项所述的渗铝方法，其特征在于：每个尺寸为10mm*10mm*2mm的镍基高温合金使用200g所述渗铝剂。2CN115896685A说明书1/6页一种镍基高温合金铝硅固体粉末渗铝剂及渗铝方法技术领域[0001]本发明属于金属表面涂层技术领域，具体涉及到一种镍基高温合金铝硅固体粉末渗铝剂及渗铝方法。背景技术[0002]随着航空产业的快速发展，现代航空发动机对推重比的要求越来越高，使得其热端部件材料的服役条件越来越苛刻，而镍基高温合金凭借其优异的高温力学性能被广泛应用于航空发动机的叶片等热端部件中，但仅仅使用镍基高温合金是远远不够的。在如今，先进的航空发动机燃气进口温度可高达1600℃，发动机叶片工作温度可达1000℃以上，由于材料自身性能所能达到的程度是相对有限的，并且在高温环境下叶片更容易受到氧化和腐蚀，因此必须通过表面处理技术来提高其高温环境下的抗氧化和耐腐蚀性能，同时又不影响其高温强度。[0003]目前常用的渗铝工艺主要有固体包埋渗铝、气体渗铝、料浆涂层渗铝和真空镀膜扩散渗铝等。其中固体包埋渗铝就是将工件和粉末状渗铝剂一起装入密封的渗铝箱中，经过加热、保温和扩散退火等工