[发明专利]一种热障涂层的去除装置及方法

说明书

本发明公开了一种热障涂层的去除装置，包括：反应釜，其包括耐压釜体和设置于所述耐压釜体上方的端盖；设置于所述耐压釜体的内部的坩埚，所述坩埚中容纳有碱液；设置于所述坩埚的下方和所述耐压釜体的底部内壁之间的加热线圈；用于对所述耐压釜体和所述坩埚内进行增压及泄压的氮气压缩机；以及用于增压氮气的储存和回收的氮气储罐。本发明还公开了一种去除热障涂层的去除方法，其不仅可以将热障涂层的陶瓷面层彻底去除，而且对涡轮叶片基底和金属粘结底层无损伤，且具有较高的涂层去除效率。

技术领域

本申请涉及一种涂层的去除装置，具体地，涉及一种涡轮叶片的热障涂层陶瓷面层的去除装置及方法。

背景技术

热障涂层主要采用电子束物理气相沉积技术(EB-PVD)和大气等离子喷涂(APS)涂覆在先进航空发动机、船舶燃气轮机以及发电机叶片表面以提高叶片的使用温度、抗腐蚀性能、延长使用寿命。热障涂层一般由抗氧化腐蚀性能良好的PtAl或MCrAlY(M＝Ni、Co或Ni+Co)金属粘结底层和导热系数低的Y₂O₃部分稳定ZrO₂(YSZ)陶瓷面层组成。

由于高温合金的冶金缺陷、热障涂层厚度的偏差等原因导致涂覆的热障涂层产生局部剥落失效等缺陷、质量不合格等问题，需除去原有涂层重新涂覆。另一方面，随着发动机进口温度的提高，更加恶劣的服役环境，由于高温高速燃气、高腐蚀性、高交变载荷、冷热循环冲击等物理化学作用导致热障涂层鼓包、剥落失效的概率大大增加，为节约成本，也需除去原有的热障涂层进行重新涂覆。

热障涂层的寿命往往低于高温合金基体的寿命，涂层失效后高温合金基体仍可使用。而涡轮叶片基体材料昂贵、结构复杂、加工成本高，制造周期长，工艺复杂困难、零件合格率低。因此必须对热障涂层剥落失效的叶片进行涂层去除，重新涂覆，从而使叶片能够重新投入使用，以降低生产制造成本。

目前热障涂层陶瓷面层的去除方法主要有物理方法(喷砂法，高压水法)，化学方法(氟化氢离子清洗，苛性碱碱爆法)和物理-化学方法(压力釜碱性溶液化学去除法)。喷砂法所需设备简单、成本低，但去除涂层厚度不易控制，且易对高温合金基体和金属粘结底层造成损伤；高压水法所需设备昂贵，且容易对涡轮叶片产生损伤；氟化氢(HF)离子清洗所需设备昂贵、易对基体造成损伤、同时使用HF安全性较差，对环境的危害也较大；碱爆法易产生碱液飞溅或爆炸，操作安全性差。

发明内容

为了至少部分的解决上述已有技术存在的不足，本发明提供了一种涡轮叶片热障涂层陶瓷面层的去除装置及方法，其不仅可以将陶瓷面层彻底去除，而且对涡轮叶片基底和金属粘结底层无损伤，且具有较高的涂层去除效率。

根据本发明的一方面，提供一种热障涂层的去除装置，包括：反应釜，其包括耐压釜体和设置于所述耐压釜体上方的端盖；设置于所述耐压釜体的内部的坩埚，所述坩埚中容纳有碱液；设置于所述坩埚的下方和所述耐压釜体的底部内壁之间的加热线圈；用于对所述耐压釜体和所述坩埚内进行增压及泄压的氮气压缩机；以及用于增压氮气的储存和回收的氮气储罐。

在一些实施方式中，所述去除装置还可以包括：用于监测所述耐压釜体内压力的第一压力传感器、用于监测所述坩埚内压力的第二压力传感器、用于监测所述氮气储罐内气体的压力的第三压力传感器，以及用于测量所述坩埚内的碱液的温度的温度传感器，所述温度传感器的测温端置于所述碱液中，其中，所述耐压釜体具有第一进出气管路，所述坩埚具有第二进出气管路，所述第一进出气管路和所述第二进出气管路上分别设置有第一气体流量调节器和第二气体流量调节器，所述端盖的上方设置有泄压阀，所述加热线圈下方设置有隔热装置。

在一些实施方式中，可以对所述耐压釜体和所述坩埚内进行第一次加压至1-2Mpa之间；之后，可以对所述耐压釜体和所述坩埚内进行第二次加压至30-35Mpa之间。

在一些实施方式中，还可以包括冷凝装置，其设置于所述坩埚的第二进出气管路上以及所述反应釜的外部。