一种高温合金表面Pt-Al抗氧化涂层的修复方法

技术领域

本发明属于高温合金涂层技术领域，具体涉及一种高温合金表面Pt-Al抗氧化涂层的修复方法。

背景技术

高温合金作为最常用的航空发动机叶片材料，再服役过程中处于极高的温度，为了保证高温合金在使用过程中不被氧化，通常需要表面制备一层高Al含量的抗氧化涂层，也称金属粘结层，通过在高温下形成一层致密的氧化铝膜保护高温合金基体。抗氧化层虽然可以有效防护基体不被氧化，但随着抗氧化层中Al元素逐渐被消耗，它会逐渐失去保护作用。高温合金是十分昂贵的材料，更换整个部件的成本很高。

为了降低成本，人们开发出了对抗氧化层进行去除再修复的办法。目前常用方法主要为化学腐蚀的方法，通过配比酸液，将服役态的抗氧化层去除，再在原来的部件上重新涂覆一层抗氧化层，以达到节约成本的目的。但高温合金耐酸性较差，此方案中难以做到不损伤高温合金基体。因此需要寻找出一种不损伤高温合金基体并且更加便捷的修复方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温合金表面Pt-Al抗氧化涂层的修复方法，本发明提供的方法不损伤高温合金，且修复方法更加的便捷。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种高温合金表面Pt-Al抗氧化涂层的修复方法，包括以下步骤：

提供待修复高温合金，所述待修复高温合金包括高温合金基体以及位于所述高温合金基体表面的抗氧化涂层；所述抗氧化涂层包括由下到上依次层叠设置的服役态抗氧化层和氧化铝层；

将所述氧化铝层和部分服役态抗氧化层去除，得到待处理合金；

在所述待处理合金的剩余服役态抗氧化层的表面依次进行镀铂和渗铝处理，得到修复后的高温合金。

优选的，所述服役态抗氧化层的厚度为15～30μm；

所述氧化铝层的厚度为3～5μm。

优选的，所述部分服役态抗氧化层的厚度为2～5μm。

优选的，所述去除的方式包括机械打磨、喷砂处理或碱煮处理。

优选的，所述机械打磨的转速为600～1200r/min，时间为1～3min；

所述喷砂处理采用的喷砂介质为刚玉砂，喷砂压力为0.3Mpa，时间为5～10s；

所述碱煮处理采用的碱性溶液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述碱性溶液的质量浓度为30～100g/L；所述碱煮处理的温度为80～100℃，时间为10～24h。

优选的，所述镀铂为电镀沉积镀铂；所述电镀沉积镀铂的条件包括：温度为50～100℃，电流密度为0.5～4A/dm

优选的，所述镀铂后，还包括对得到的基体进行真空热扩散处理；

所述真空热扩散处理的温度为800～1200℃，保温时间为2～10h。

优选的，所述镀铂得到的铂层的厚度为2～5μm。

优选的，所述渗铝处理的温度为850～1150℃，保温时间为2～8h。

本发明提供一种高温合金表面Pt-Al抗氧化涂层的修复方法，包括以下步骤：提供待修复高温合金，所述待修复高温合金包括高温合金基体以及位于所述高温合金基体表面的抗氧化涂层；所述抗氧化涂层包括由下到上依次层叠设置的服役态抗氧化层和氧化铝层；将所述氧化铝层和部分服役态抗氧化层去除，得到待处理合金；在所述待处理合金的剩余服役态抗氧化层的表面依次进行镀铂和渗铝处理，得到修复后的高温合金。本发明只需要去除表面生成的氧化膜及部分服役态抗氧化层，通过重新涂覆的工艺，直接对其进行修复，在不损伤高温合金基体的情况下，完成对涂层组织成分修复，修复方法更加便捷，且缩短了修复周期。

附图说明

图1为实施例1得到的待修复高温合金的截面SEM图；

图2为实施例1得到的修复后的高温合金的截面SEM图。

具体实施方式

本发明提供了一种高温合金表面Pt-Al抗氧化涂层的修复方法，包括以下步骤：

提供待修复高温合金，所述待修复高温合金包括高温合金基体以及位于所述高温合金基体表面的抗氧化涂层；所述抗氧化涂层包括由下到上依次层叠设置的服役态抗氧化层和氧化铝层；

将所述氧化铝层和部分服役态抗氧化层去除，得到待处理合金；

在所述待处理合金的剩余服役态抗氧化层的表面依次进行镀铂和渗铝处理，得到修复后的高温合金。

本发明提供待修复高温合金，所述待修复高温合金包括高温合金基体以及位于所述高温合金基体表面的抗氧化涂层；所述抗氧化涂层包括由下到上依次层叠设置的服役态抗氧化层和氧化铝层。

本发明对所述高温合金基体的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。在本发明的具体实施例中，所述高温合金基体优选为IC21高温合金。

在本发明中，所述服役态抗氧化层的厚度优选为15～30μm；所述氧化铝层的厚度优选为3～5μm。

本发明将所述氧化铝层和部分服役态抗氧化层去除，得到待处理合金。

在本发明中，所述部分服役态抗氧化层的厚度优选为2～5μm。在本发明中，优选沿水平方向将所述部分服役态抗氧化层进行去除。

在本发明中，所述去除的方式优选包括机械打磨、喷砂处理或碱煮处理。

在本发明中，所述机械打磨的转速优选为600～1200r/min，时间优选为1～3min。在本发明中，所述喷砂处理采用的喷砂介质优选为刚玉砂，喷砂压力优选为0.3Mpa，时间优选为5～10s。在本发明中，所述碱煮处理采用的碱性溶液优选包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述碱性溶液的质量浓度优选为30～100g/L；所述碱煮处理的温度优选为80～100℃，时间优选为10～24h。

得到所述待处理合金后，本发明在所述待处理合金的剩余服役态抗氧化层的表面依次进行镀铂和渗铝处理，得到修复后的高温合金。

在本发明中，所述镀铂优选为电镀沉积镀铂；所述电镀沉积镀铂的条件优选包括：温度为50～100℃，电流密度为0.5～4A/dm

所述镀铂后，本发明还优选包括对得到的基体进行真空热扩散处理。在本发明中，所述真空热扩散处理的温度优选为800～1200℃，保温时间优选为2～10h。所述真空热扩散处理后，本发明还优选包括将得到的合金随炉冷却至室温。

在本发明中，所述镀铂得到的铂层的厚度优选为2～5μm。

在本发明中，所述渗铝处理的温度优选为850～1150℃，保温时间优选为2～8h。本发明对所述渗铝处理的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。

为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的一种高温合金表面Pt-Al抗氧化涂层的修复方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

提供待修复高温合金，其中高温合金基体为IC21高温合金，服役态抗氧化层的厚度为20μm，氧化铝层的厚度为3μm；

采用喷砂的方式(其中喷砂介质为刚玉砂，喷砂压力为0.3Mpa，时间为6s)将氧化铝层和厚度为4μm的服役态抗氧化层去除，得到待处理合金；

在所述待处理合金的剩余服役态抗氧化层的表面进行镀铂，镀铂的条件为：温度为90℃，电流密度为1A/dm

在得到的铂层表面进行渗铝处理，渗铝处理的温度为960℃，保温时间为4h，得到修复后的高温合金。

实施例2

提供待修复高温合金，其中高温合金基体为IC21高温合金，服役态抗氧化层的厚度为20μm，氧化铝层的厚度为3μm；

采用喷砂的方式(其中喷砂介质为刚玉砂，喷砂压力为0.3Mpa，时间为10s)将氧化铝层和厚度为4μm的服役态抗氧化层去除，得到待处理合金；

在所述待处理合金的剩余服役态抗氧化层的表面进行镀铂，镀铂的条件为：温度为90℃，电流密度为1A/dm

在得到的铂层表面进行渗铝处理，渗铝处理的温度为960℃，保温时间为4h，得到修复后的高温合金。

性能测试

测试例1

实施例1得到的待修复高温合金的截面SEM图如图1所示，其中上方黑色部分为氧化铝层，红线上方为服役态抗氧化层；

实施例1得到的修复后的高温合金的截面SEM图如图2所示，其中红线上方为修复后的抗氧化层；

测试例2

对实施例1得到的修复后的抗氧化层进行循环氧化试验，得到的测试结果如表1所示；

表1实施例1得到的修复后的抗氧化层的性能测试结果

对实施例2得到的修复后的抗氧化层进行循环氧化试验，得到的测试结果如表2所示；

表2实施例2得到的修复后的抗氧化层的性能测试结果

由表1和表2可以看出，原本具有抗氧化层的高温合金在服役一段时长后，在抗氧化层并未完全失效的情况下，经过一定程度对抗氧化层的修复，可以使其重新获得较好的抗氧化能力，延长高温合金使用寿命。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。