阅读说明：本技术 一种高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法 (method for removing NiCrAlYSi/YSZ thermal barrier coating of high-pressure turbine blade ) 是由 王博 刘洋 陈浩军 程玉贤 张佳平 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明属于涂层技术领域,具体涉及一种高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法。本发明的技术方案如下：一种高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法,使用干吹砂+化学溶液法对高压涡轮叶片热障涂层进行去除,首先通过干吹砂在YSZ面层形成化学溶液扩散通道；然后通过化学溶液与TGO发生反应,使YSZ陶瓷面层脱落,化学溶液再与NiCrAlYSi抗氧化底层发生反应,将NiCrAlYSi抗氧化底层去除,完全去除涂层且不对叶片基体造成任何腐蚀。本发明提供的高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法,能够对叶片热障涂层进行多次去除而不影响基体的力学性能,大大延长了叶片的使用寿命。(high-pressure turbine blade NiCrAlYSi/YSZ thermal barrier coatings are removed by using a dry sand blowing and chemical solution method, a chemical solution diffusion channel is formed on a YSZ surface layer through dry sand blowing, then a chemical solution reacts with TGO to enable a YSZ ceramic surface layer to fall off, the chemical solution reacts with a NiCrAlYSi oxidation resistant bottom layer to remove the NiCrAlYSi oxidation resistant bottom layer, the coatings are completely removed, and no corrosion is caused to a blade substrate.)

一种高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法

技术领域

本发明属于涂层技术领域，具体涉及一种高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法。

背景技术

航空发动机及燃气轮机涡轮叶片服役环境恶劣，其表面需涂敷防护涂层以提高零件服役寿命和可靠性。某型号发动机高压涡轮工作叶片为空心气冷叶片，叶身材料为定向凝固高温合金，叶片流道表面涂覆的热障涂层体系为底层真空电弧镀NiCrAlYSi，面层电子束物理气相沉积YSZ，以提高其抗氧化腐蚀性能。

随着发动机的性能提升，高压涡轮工作叶片的承受温度越来越高，涂覆的热障涂层在承受高温高载荷的情况下，容易出现局部脱落和掉块等现象，长期使用后在叶片表面沉积CMAS等环境附着物，隔热和抗氧化腐蚀能力显著下降，造成叶片无法继续使用，导致首翻期后几乎全部的高压涡轮工作叶片热障涂层都需修理或更换。

目前普遍采用的方法是干吹砂进行涂层的去除,但是由于吹砂力度的不均匀,以及涂层薄厚的不均匀,造成涂层在去除过程中大量存在未去除干净或者过去除现象,严重影响叶片涂层的再涂覆和重新使用。

NiCrAlYSi抗氧化层与YSZ陶瓷面层之间的TGO(热生长氧化层，主要成分是Al2O3)，使用化学法难以去除，而且化学法容易对叶片基体造成伤害。

发明内容

本发明提供一种高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法，能够对叶片热障涂层进行多次去除而不影响基体的力学性能，大大延长了叶片的使用寿命。

本发明的技术方案如下：

一种高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法，使用干吹砂+化学溶液法对高压涡轮叶片热障涂层进行去除，首先通过干吹砂在YSZ面层形成化学溶液扩散通道；然后通过化学溶液与TGO发生反应，使YSZ陶瓷面层脱落，化学溶液再与NiCrAlYSi抗氧化底层发生反应，将NiCrAlYSi抗氧化底层去除，完全去除涂层且不对叶片基体造成任何腐蚀。

进一步地，所述的高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法，其中干吹砂的砂料为白刚玉砂80目，喷砂方式采用自吸式，空气压力为0.2～0.4MPa。

进一步地，所述的高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法，所述化学溶液包括硝酸、氢氟酸和铁粉，其中，主溶剂：硝酸(HNO₃)(密度＝1.4)(250-390)ml/L；活化剂：氢氟酸HF(20％)(10-15)ml/L；缓蚀剂：铁粉4-8g/L；反应温度为65-70℃；反应时间为8-20min。

本发明的工作原理为：硝酸(HNO₃)的作用首先是与NiCrAlYSi抗氧化层与YSZ陶瓷面层之间的TGO(热生长氧化层，主要成分是Al2O3)发生反应，使YSZ陶瓷面层逐渐脱落，硝酸(HNO₃)与活化剂氢氟酸HF共同作用与NiCrAlYSi抗氧化层中的Al、Cr等金属元素反应，生成氧化产物，通过不断地擦拭，反应不断进行，NiCrAlYSi抗氧化层逐渐去除；Fe粉是起到缓解腐蚀高温合金叶片基体的作用，由于合金基体中的Al、Cr等元素比涂层中的含量低得多，再加上Fe粉的缓蚀作用，可以通过控制时间的方法在完全去除涂层的情况下不对合金基体造成任何腐蚀。

本发明的有益效果为：通过干吹砂去除附着物并在YSZ面层形成化学溶液扩散通道；通过化学溶液法完全去除涂层且不对叶片基体造成任何腐蚀；去除涂层后的叶片使用真空电弧镀再涂覆NiCrAlYSi底层，使用电子束物理气相沉积制备YSZ面层，涂层各项性能指标良好，叶片通过长试考核，涂层完好，无脱落现象；能够对叶片热障涂层进行多次去除而不影响基体的力学性能，大大延长了叶片的使用寿命。

具体实施方式

一种高压涡轮叶片NiCrAlYSi/YSZ热障涂层去除方法，使用干吹砂+化学溶液法对高压涡轮叶片热障涂层进行去除，首先通过干吹砂在YSZ面层形成化学溶液扩散通道，干吹砂的砂料为白刚玉砂80目，喷砂方式采用自吸式，空气压力为0.3MPa；然后通过化学溶液与TGO发生反应，使YSZ陶瓷面层脱落，化学溶液再与NiCrAlYSi抗氧化底层发生反应，将NiCrAlYSi抗氧化底层去除，完全去除涂层且不对叶片基体造成任何腐蚀；所述化学溶液包括硝酸、氢氟酸和铁粉，其中，主溶剂：硝酸(密度＝1.4)280ml/L；活化剂：氢氟酸(20％)12ml/L；缓蚀剂：铁粉6g/L；反应温度为68℃；反应时间为10min。

具体流程如下：吹砂保护—干吹砂—超声波清洗—烘干—查孔、通孔—涂胶、封蜡—酸洗前准备—酸洗—酸洗后清洁及烘干—除蜡—查孔、通孔—测厚和表面无损检测—热着色检查—最终目视检查和质量确认。