专利名称：一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法
技术领域：
本发明涉及一种单晶叶片的化铣处理方法，特别涉及一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法。
背景技术：
单晶叶片的制作一般包括浇注单晶叶片铸件和热处理过程，在热处理之前，单晶叶片铸件由于形变使晶粒内部存在形变储存能，组织处于不稳定的高能状态，在热处理过程中，以形变储存能为驱动力，通过热活化过程再结晶成核，长大成新的晶粒组织，使组织由高能状态转变为较稳定的低能状态；由于单晶叶片铸件的表面应变层的存在，单晶叶片在热处理再结晶过程中废品率较高O 55%)，造成大量的生产浪费。
发明内容
针对现有单晶叶片在制备过程中成品率较低的问题，本发明提供一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，通过对单晶叶片铸件进行化铣处理，消除单晶叶片表面的应变层，减少热处理过程中的再结晶，提高单晶叶片的成品率。本发明的方法按以下步骤进行
1、将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50士2°C的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为5 8min;
2、将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30士11的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0. 07士0. Olmm ；所述的化铣液为含有盐酸、氢氟酸、 硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐的水溶液，其中盐酸的浓度为22(T300ml/L，氢氟酸的浓度为 20(T300ml/L，硝酸的浓度为ll(Tl20ml/L，醋酸的浓度为4(T45ml/L，三氯化铁的浓度为 30(T350g/L，铬酐的浓度为18 21g/L ；
3、将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50士2°C的中和液中进行中和，中和时间为 9 12min ；
4、将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡。上述的脱脂液为氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠的水溶液，氢氧化钠的浓度为l(Tl5g/ L，碳酸钠的浓度为^ 32g/L，磷酸钠的浓度为18 21g/L。上述的中和液为氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠的水溶液，氧化钙的浓度为l(Tl5g/L，氧化镁的浓度为1圹20g/L，氢氧化钠的浓度为l(Tl5g/L，碳酸钠的浓度为4(T50g/L，磷酸钠的浓度为3(T35g/L。上述方法中控制腐蚀深度时，先准备一个与单晶叶片铸件用同种材质和同样浇铸方法制备的试样，将试样与单晶叶片同时置于化铣液中，采用千分尺测量试样的腐蚀深度， 当试样的腐蚀深度达到0. 07士0. Olmm时，完成化铣。本发明的方法处理的单晶叶片铸件，在热处理过程中再结晶现象发生率明显减少，表面应变层的存在几率减小；采用化铣处理对单晶叶片铸件表面进行腐蚀，能够有效预防再结晶产生，然后再热处理得到的产品的废品率降低至10%以下；本发明的方法操作简单，通过降低废品率能够大幅节约单晶叶片的生产成本，每生产一台叶片(81件)可降低至少100万元的废品损失，具有巨大的经济效益。
具体实施例方式本发明实施例中选用的单晶叶片铸件的材质为镍基单晶高温合金DD6。实施例1
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为 10g/L，碳酸钠的浓度为32g/L，磷酸钠的浓度为18g/L ；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50士2°C的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为6min;
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为220ml/L，氢氟酸的浓度为300ml/L，硝酸的浓度为110ml/L，醋酸的浓度为45ml/L， 三氯化铁的浓度为300g/L，铬酐的浓度为20g/L ；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30士 1°C的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0. 07士0. Olmm ；控制腐蚀深度时，先准备一个与单晶叶片铸件用同种材质和同样浇铸方法制备的试样，将试样与单晶叶片同时置于化铣液中，采用千分尺测量试样的腐蚀深度，当试样的腐蚀深度达到0. 07士0. Olmm时，完成化铣；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为15g/L，氧化镁的浓度为20g/L，氢氧化钠的浓度为15g/L，碳酸钠的浓度为50g/ L，磷酸钠的浓度为35g/L;
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50士2°C的中和液中进行中和，中和时间为 IOmin ；
将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡， 获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到10%。实施例2
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为 llg/L，碳酸钠的浓度为31g/L，磷酸钠的浓度为19g/L ；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50士2°C的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为8min;
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为M0ml/L，氢氟酸的浓度为^Oml/L，硝酸的浓度为115ml/L，醋酸的浓度为Mml/L， 三氯化铁的浓度为320g/L，铬酐的浓度为21g/L ；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30士 1°C的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0. 07士0. 01mm，方法同实施例1 ；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为10g/L，氧化镁的浓度为18g/L，氢氧化钠的浓度为10g/L，碳酸钠的浓度为40g/L，磷酸钠的浓度为30g/L ；
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50士2°C的中和液中进行中和，中和时间为 9min ；
将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡， 获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到9%。实施例3
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为 12g/L，碳酸钠的浓度为30g/L，磷酸钠的浓度为20g/L ；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50士2°C的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为7min;
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为260ml/L，氢氟酸的浓度为250ml/L，硝酸的浓度为120ml/L，醋酸的浓度为4anl/L， 三氯化铁的浓度为330g/L，铬酐的浓度为20g/L ；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30士 1°C的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0. 07士0. 01mm，方法同实施例1 ；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为12g/L，氧化镁的浓度为19g/L，氢氧化钠的浓度为13g/L，碳酸钠的浓度为45g/ L，磷酸钠的浓度为34g/L ；
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50士2°C的中和液中进行中和，中和时间为 IOmin ；
将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡， 获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到8%。实施例4
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为 13g/L，碳酸钠的浓度为^g/L，磷酸钠的浓度为21g/L ；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50士2°C的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为6min;
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为^Oml/L，氢氟酸的浓度为220ml/L，硝酸的浓度为115ml/L，醋酸的浓度为41ml/L， 三氯化铁的浓度为340g/L，铬酐的浓度为19g/L ；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30士 1°C的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0. 07士0. 01mm，方法同实施例1 ；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为14g/L，氧化镁的浓度为20g/L，氢氧化钠的浓度为llg/L，碳酸钠的浓度为46g/ L，磷酸钠的浓度为33g/L ；
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50士2°C的中和液中进行中和，中和时间为 Ilmin ；将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡， 获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到9%。
实施例5
将氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成脱脂液，脱脂液中氢氧化钠的浓度为 15g/L，碳酸钠的浓度为^g/L，磷酸钠的浓度为20g/L ；
将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50士2°C的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为5min;
将盐酸、氢氟酸、硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐溶于水中配制成化铣液，化铣液中盐酸的浓度为300ml/L，氢氟酸的浓度为200ml/L，硝酸的浓度为110ml/L，醋酸的浓度为40ml/L， 三氯化铁的浓度为350g/L，铬酐的浓度为18g/L ；
将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30士 1°C的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0. 07士0. 01mm，方法同实施例1 ；
将氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠溶于水中配制成中和液，中和液中氧化钙的浓度为llg/L，氧化镁的浓度为180g/L，氢氧化钠的浓度为14g/L，碳酸钠的浓度为 42g/L，磷酸钠的浓度为31g/L ；
将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50士2°C的中和液中进行中和，中和时间为 12min ；
将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡， 获得去除应力层的单晶叶片铸件，将去除应力层的单晶叶片进行常规的热处理，再结晶现象的发生几率明显减少，废品率降低到10%。
权利要求
1.一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，其特征在于按以下步骤进行(1)将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后置于温度为50士2°C的脱脂液中进行脱脂，脱脂时间为5 8min;(2)将脱脂完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的脱脂液，然后置于温度为30士1°C 的化铣液中进行化铣，控制腐蚀深度为0. 07士0. Olmm ；所述的化铣液为含有盐酸、氢氟酸、 硝酸、醋酸、三氯化铁和铬酐的水溶液，其中盐酸的浓度为22(T300ml/L，氢氟酸的浓度为 20(T300ml/L，硝酸的浓度为ll(Tl20ml/L，醋酸的浓度为4(T45ml/L，三氯化铁的浓度为 30(T350g/L，铬酐的浓度为18 21g/L ；(3)将化铣完成后的单晶叶片铸件置于温度为50士2°C的中和液中进行中和，中和时间为 9 12min ；(4)将中和完成后的单晶叶片铸件水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡。
2.根据权利要求所述的一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，其特征在于所述的脱脂液为氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠的水溶液，氢氧化钠的浓度为l(Tl5g/L，碳酸钠的浓度为^ 32g/L，磷酸钠的浓度为18 21g/L。
3.根据权利要求所述的一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，其特征在于所述的中和液为氧化钙、氧化镁、氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠的水溶液，氧化钙的浓度为l(Tl5g/L，氧化镁的浓度为18 20g/L，氢氧化钠的浓度为l(Tl5g/L，碳酸钠的浓度为 40 50g/L，磷酸钠的浓度为30 35g/L。
4.根据权利要求所述的一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，其特征在于控制腐蚀深度时，先准备一个与单晶叶片铸件用同种材质和同种浇铸方法制备的试样，将试样与单晶叶片同时置于化铣液中，采用千分尺测量试样的腐蚀深度，当试样的腐蚀深度达到0. 07士0. Olmm时，完成化铣。
全文摘要
一种化铣去除单晶叶片铸件表面应变层的方法，按以下步骤进行(1)将单晶叶片铸件的叶片窗口用蜡封堵严实，然后脱脂；(2)水洗去除表面的脱脂液，然后置于化铣液中腐蚀；(3)化铣完成后置于中和液中进行中和；(4)水洗去除表面的中和液，然后去除封堵叶片窗口的蜡。本发明采用化铣处理对单晶叶片铸件表面进行腐蚀，能够有效预防再结晶产生，降低废品率，方法操作简单。
文档编号C23F1/00GK102330087SQ201110285430
公开日2012年1月25日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者倪伟, 宁英, 张鸿, 王铁军, 贾石 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司