[发明专利]一种叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的去除方法

说明书

技术领域

本发明属于航空航天领域，特别提供一种去除航空航天领域中各类高温工作部件狭小缝隙内环境沉积物的去除方法。

背景技术

高压涡轮及导向叶片是航空发动机热端部件，工作温度在1000℃左右。在发动机工作过程中，其叶身和缘板上会出现大量环境沉积物，这些沉积物主要成分为CAMS（CaO、Al₂O₃、MgO、SiO₂混合物），即燃油积碳。这些沉积物常温状态下质地坚硬，在高温下会在叶片表面熔化而堵塞气膜冷却孔，从而导致叶片冷却效果下降，严重时会导致叶片烧蚀。传统的去除方法主要有机械打磨及吹砂法，该方法可有效去除叶片表面大面积范围内的沉积物，但由于气膜孔孔径狭小，传统方法无法清除出孔内物质。从沉积物成分看，该沉积物多为两性金属，可溶解于酸碱，但由于表面张力的存在，常温常压状态下，酸碱溶液难以与小孔内物质反应，同时可能会损伤基体金属或产生溶液残留，对零件后期使用的可靠性产生影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可有效去除各类镍基高温合金材料叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的方法，该方法对零件基体无损伤，并能保证零件后期继续使用的可靠性。

本发明具体提供了一种叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的去除方法，其特征在于：首先将需脱除沉积物的零件浸泡在高压反应釜内的碱性溶液中，在150～350℃，3～7个标准大气压下浸泡180～480min；零件从高压反应釜取出后反复用50～100℃热水清洗；然后将零件在高锰酸钾和氢氧化钠混合溶液中浸泡30～240min，溶液温度为50～110℃；取出零件后立即将其放入50～100℃热水中浸泡至少120min，随后经弱酸中和后经高压水枪清洗；最后采用超声波清洗零件，直到洗涤用水经pH试纸检测后呈中性为止。

本发明所述叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的去除方法，其特征在于：所述碱性溶液为质量浓度为35～60%的氢氧化钾；高锰酸钾和氢氧化钠混合溶液中，高锰酸钾的质量浓度为5～25%，氢氧化钠为10～30%；所述弱酸是质量浓度为30～60%的盐酸。

本发明所述叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的去除方法，其特征在于：零件经3～5次超声波清洗，每次清洗时间不低于5min。

通过本发明所述方法处理后的各类高温合金叶片零部件，其气膜孔或狭小缝隙内的环境沉积物得到有效清除，使得零件的各项指标达到继续使用的要求，极大降低了零件的报废率。同时操作中所涉及到的酸碱溶液不对金属材料基体产生不利影响，不影响零件的后期使用。

具体实施方式

实施例1

铸造镍基高温合金高压涡轮导向叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的去除过程：

（1）高温高压碱液脱除

需脱除沉积物的零件采用反应部位朝下的方式无叠加的码放于高压反应釜中，其中工作溶液为35%（质量浓度）的氢氧化钾溶液，工作温度为180℃，工作压力为4个标准大气压，时间为180min，零件从高压反应釜取出后反复用90℃热水清洗，以避免碱液的残留。

（2）高锰酸钾清理

零件在高锰酸钾混合溶液（质量浓度为高锰酸钾10%，氢氧化钠15%）中浸泡60min，溶液温度为70℃，经高锰酸钾腐蚀后立即放入90℃热水中浸泡120min，随后经40%盐酸中和后经高压水枪清洗。

（3）超声波清洗

零件经3次超声波清洗，每次清洗时间10min，最终的洗涤用水经试纸检测呈中性。将试纸贴于零件表面，若有酸碱显示则重新进行清洗。

清洗后的叶片表面气膜孔疏通率为80%。

实施例2

镍基高温合金高压涡轮叶片气膜孔及狭小缝隙内环境沉积物的去除过程：

（1）高温高压碱液脱除

需脱除沉积物的零件采用反应部位朝下的方式无叠加的码放于高压反应釜中，其中工作溶液为45%（质量浓度）的氢氧化钾溶液，工作温度为200℃，工作压力为4个标准大气压，时间为300min，零件从高压反应釜取出后反复用90℃热水清洗，以避免碱液的残留。

（2）高锰酸钾清理

零件在高锰酸钾混合溶液（质量浓度为高锰酸钾10%，氢氧化钠20%）中浸泡80min，溶液温度为90℃，经高锰酸钾腐蚀后立即放入90℃热水中浸泡120min，随后经50%盐酸中和后经高压水枪清洗。

（3）超声波清洗