本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种镍基高温合金表面铝镍料浆液体渗剂及其制备方法。
背景技术：
镍基高温合金由于具有优良的耐高温稳定性，目前被广泛的应用于航空航天飞机发动机的叶片。目前先进发动机的入口温度可以达到1600℃，发动机叶片的工作温度在1000～1200℃。因此必须要求镍基高温飞机发动机的叶片具有优良的高温氧化性能。同时由于燃气的尾气不可避免的会含有一些腐蚀性气体，如二氧化硫等。所以要求镍基高温合金还要具有一定的热腐蚀性能。由于镍基高温合金的耐腐蚀性能差，在使用的过程中会严重的降低其服役性能，因此必须采用金属材料表面的处理技术提高其耐高温氧化和热腐蚀性能。
目前常用的镍基高温发动机的渗剂有固体和料浆两种。其中采用固体渗剂容易导致渗层深度不均匀，难以对工件表面局部渗铝，并且容易脱落。液体料浆可以实现局部渗铝，但传统配方的渗铝料浆存在以下问题：(1)传统料浆渗剂制备的涂层耐高温氧化、耐腐蚀性能不足；(2)传统料浆在高温合金叶片等零件表面难以实现均匀涂覆，易出现斑点、不连续、厚度不均等问题；(3)料浆酸碱度与粘度等稳定性差，渗铝工艺及渗铝层质量不稳定。因此本发明提供一种高耐腐蚀性、高稳定、连续均匀易涂覆的铝镍料浆渗剂配方及制备工艺。
技术实现要素：
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种镍基高温合金表面铝镍料浆液体渗剂。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种镍基高温合金表面铝镍料浆液体渗剂，中：所述镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂包括组分A、组分B，其中，以质量份数计，所述组分A包括20～30％的Al2O3、25～30％的CrCl2、5～10％的Ni、1.2～1.5％的NH4Cl、2～5％的H3PO4、所述组分B包括2～5％的H3PO4、10～15％的Al、20～30％的Cr2O3。
作为本发明所述的镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂的一种优选方案：所述组分A包括26％的Al2O3、26％的CrCl2、7.5％的Ni、1.3％的NH4Cl。
作为本发明所述的镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂的一种优选方案：所述组分B包括3％的H3PO4、12.2％的Al、23％的Cr2O3。
作为本发明的另一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：镍基高温合金表面铝镍料浆液体渗剂的制备方法，其包括，配制组分A：将所述Al2O3、CrCl2、Ni、NH4Cl、H3PO4混合、稀释；配制组分B：将所述H3PO4、Al、Cr2O3混合；干燥：将组分A与组分B混合均匀后稀释、干燥。
作为本发明所述的镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂的制备方法的一种优选方案：所述配制组分A，其中，所述稀释，包括控制组分A中氯元素的浓度低于10-3mol/L。
作为本发明所述的镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂的制备方法的一种优选方案：所述配置组分A，还包括，所述稀释后进行过滤。
作为本发明所述的镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂的制备方法的一种优选方案：所述配制组分B，包括将所述H3PO4、Al、Cr2O3混合后静置72h以上。
作为本发明所述的镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂的制备方法的一种优选方案：所述将组分A与组分B混合均匀后稀释，包括将组分A与组分B混合均匀后用超纯水按照1：10的比例稀释。
作为本发明所述的镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂的制备方法的一种优选方案：所述干燥，温度为60～80℃，时间为16～24h。
作为本发明所述的镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂的制备方法的一种优选方案：所述干燥，包括在真空干燥箱中，70℃保温20h。
本发明的有益效果：本发明制备的渗铝剂，解决了以往传统渗剂抗腐蚀性能低、抗氧化性能差、稳定性与稳定性差的问题，本发明渗铝剂应用于航空航天发动机叶片，大大提高了航空航天飞机发动机叶片的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1～5的氧化实验结果图。
图2为本发明实施例1～3氧化200h后的扫描电镜图。
图3为本发明实施例1～5的电化学测试实验结果图。
图4为本发明实施例1～4在浓盐酸中腐蚀72h后的光镜图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
首先，分别称取组分A和组分B(质量分数)。组分A包括：Al2O3：26％，CrCl2：26％，Ni：7.5％，NH4Cl：1.3％，H3PO4：3％。组分B包括：H3PO4：3％，Al：12.2％，Cr2O3：23％。
将上述组分A充分混合后用蒸馏水稀释在过滤，控制氯元素的浓度低于10-3mol/L。将组分B充分混合均匀后静置72h。
将上述符合要求的组分A和组分B混合均匀。
将上述混合均匀后的料浆与超纯水按照1:10的比例稀释。
将上述混合均匀后的料浆，放入真空干燥箱中，温度为70℃，保温20h。
并将上述料浆依常规喷涂到镍基高温飞机发动机的叶片上。
实施例2：
首先，分别称取组分A和组分B(质量分数)。组分A包括：Al2O3：20％，CrCl2：28％，Ni：8.5％，NH4Cl：1.3，H3PO4：3％。组分B包括：H3PO4：3％，Al：12.2％，Cr2O3：26％。
将上述组分A充分混合后用蒸馏水稀释在过滤，控制氯元素的浓度低于10^-3mol/L。将组分B充分混合均匀后静置72h。
将上述符合要求的组分A和组分B混合均匀。
将上述混合均匀后的料浆与超纯水按照1:10的比例稀释。
将上述混合均匀后的料浆，放入真空干燥箱中，在温度为70℃下，保温20h。
并将上述料浆喷涂到镍基高温飞机发动机的叶片上。
实施例3：
首先，分别称取组分A和组分B(质量分数)。组分A包括：Al2O3：26％，CrCl2：26％，Ni：7.5％，NH4Cl：1.3，H3PO4：3％。组分B包括：H3PO4：3％，Al：12.2％，Cr2O3：23％。
将上述组分A充分混合后用蒸馏水稀释在过滤，控制氯元素的浓度低于10^-3mol/L。将组分B充分混合均匀后静置60h。
将上述符合要求的组分A和组分B混合均匀。
将上述混合均匀后的料浆与超纯水按照1:10的比例稀释。
将上述混合均匀后的料浆，放入真空干燥箱中，在温度为70℃下，保温20h。
并将上述料浆喷涂到镍基高温飞机发动机的叶片上。
实施例4：
首先，分别称取组分A和组分B(质量分数)。组分A包括：Al2O3：26％，CrCl2：26％，Ni：7.5％，NH4Cl：1.3，H3PO4：3％。组分B包括：H3PO4：3％，Al：12.2％，Cr2O3：23％。
将上述组分A充分混合后用蒸馏水稀释在过滤，控制氯元素的浓度低于10^-3mol/L。将组分B充分混合均匀后静置72h。
将上述符合要求的组分A和组分B混合均匀。
将上述混合均匀后的料浆与超纯水按照1:10的比例稀释。
将上述混合均匀后的料浆，放入真空干燥箱中，在温度为70℃下，保温15h。
并将上述料浆喷涂到镍基高温飞机发动机的叶片上。
实施例5：
首先，分别称取组分A和组分B(质量分数)。组分A包括：Al2O3：26％，CrCl2：26％，Ni：7.5％，NH4Cl：1.3，H3PO4：3％。组分B包括：H3PO4：3％，Al：12.2％，Cr2O3：23％。
将上述组分A充分混合后用蒸馏水稀释在过滤，控制氯元素的浓度高于10^-3mol/L。将组分B充分混合均匀后静置72h。
将上述符合要求的组分A和组分B混合均匀。
将上述混合均匀后的料浆与超纯水按照1:10的比例稀释。
将上述混合均匀后的料浆，放入真空干燥箱中，在温度为70℃下，保温20h。
并将上述料浆喷涂到镍基高温飞机发动机的叶片上。
图1为本发明不同实施例的氧化实验，将实施例1～5的喷涂好的试样用酒精清洗，并吹干，用四位数的电子天平秤量氧化之前的重量，再放入马弗炉中加热到1000℃，分别隔50h，100h，150h和200h后，称取质量变化，比上样品的表面积，即可计算出单位面积的质量变化。实验结果可知，本发明镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂比传统方法制备的渗铝剂的抗氧化性能力大大提高(传统方法氧化实验100h后增重为1.10mg/cm2。图1中，1#代表实施例1，2#代表实施例2，3#代表实施例3，4#代表实施例4，5#代表实施例5。从图1可以看出，在氧化50小时之后，实施例1到5的质量变化分别为：0.0546g/cm2、0.5103g/cm2、0.3825g/cm2、0.3392g/cm2、0.4197g/cm2；在氧化100小时之后质量变化分别为：0.3261g/cm2、0.5589g/cm2、0.6802g/cm2、0.6898g/cm2、0.7015g/cm2；氧化200小时之后的质量变化分别为：0.5762g/cm2、0.6208g/cm2、0.8864g/cm2、0.8963g/cm2、0.9243g/cm，从上述实验结果可知，本发明镍基高温合金表面铝镍料浆渗剂抗氧化性显著提高，最大抗氧化性能相比于现有技术提高三倍以上。
图2为本发明实施例1～3进行氧化实验氧化200h后的扫描电镜图片，其中，(a)、(b)、(c)分别对应实施例1、实施例2、实施例3，(d)、(e)(f)是分别对应(a)、(b)、(c)的放大图。从图(d)～(f)的扫描图片可知，实施例1的方法抗氧化能力最强。
图3为本发明实施例1～5的电化学测试实验，1#代表实施例1，2#代表实施例2，3#代表实施例3，4#代表实施例4，5#代表实施例5，从图3可以看出，从实施例1到5，腐蚀电位分别为：-1.47V、-1.53V、-1.58V、-1.64V、-1.66V，可知，实施例1的耐腐蚀性最强。
图4为实施例1～4在浓盐酸中腐蚀72小时后的光镜图片，图4(1)～(4)分别代表实施例1～4的光镜图，图中白色的区域是腐蚀掉的脱落物，从图4可以看出，实施例1的耐腐蚀性非常强。
本发明制备的渗铝剂，解决了以往传统渗剂抗腐蚀性能低、抗氧化性能差的问题，本发明渗铝剂应用于航空航天发动机叶片，大大提高了航空航天飞机发动机叶片的使用寿命。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。