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一种汽轮机叶片及其表面预处理方法.pdf

  • 上传人:111****11
  • 文档编号:5708271
  • 上传时间:2019-03-10
  • 格式:PDF
  • 页数:13
  • 大小:1.22MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201511023794.4

    申请日:

    2015.12.30

    公开号:

    CN105483784A

    公开日:

    2016.04.13

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的驳回 IPC(主分类):C25D 5/14申请公布日:20160413|||实质审查的生效IPC(主分类):C25D 5/14申请日:20151230|||公开

    IPC分类号:

    C25D5/14; C25D3/12; C25D5/02; C25D5/36; C23G1/19; C25F1/06; F01D5/28

    主分类号:

    C25D5/14

    申请人:

    无锡透平叶片有限公司

    发明人:

    毛志刚; 陈永中; 华云飞; 王烜烽; 范菲; 滕树新

    地址:

    214174江苏省无锡市惠山经济开发区惠山大道1800号

    优先权:

    专利代理机构:

    北京品源专利代理有限公司11332

    代理人:

    巩克栋; 侯潇潇

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    内容摘要

    本发明提供了一种汽轮机叶片及其表面预处理方法,所述方法包括以下步骤:(1)对叶片表面进行镀前处理;(2)在经过镀前处理的叶片表面进行冲击镀镍打底;(3)在经过冲击镀镍打底的叶片表面进行主镀镍增厚处理,然后经清洗、吹干和毛化处理得到所需叶片。通过本发明所述的在钎焊司太立合金片前对汽轮机叶片进行预处理的方法处理得到的镀层厚度可达5~150um,大大高于普通的电镀镍厚度,且镀层具有优良的结合力,性能符合ISO 2819的要求;镀层经600~800℃加热测试后,仍然可以保持较好的结合力,未出现开裂、剥落、起皮等现象。

    权利要求书

    1.一种汽轮机叶片表面预处理方法,其特征在于,所述方法包括以下步
    骤:
    (1)对叶片表面进行镀前处理;
    (2)在经过镀前处理的叶片表面进行冲击镀镍打底;
    (3)在经过冲击镀镍打底的叶片表面进行主镀镍增厚处理,然后经清洗、
    吹干和毛化处理得到所需叶片。
    2.根据权利要求1所述的汽轮机叶片表面预处理方法,其特征在于,所
    述叶片为马氏体沉淀硬化不锈钢材料。
    3.根据权利要求1或2所述的汽轮机叶片表面预处理方法,其特征在于,
    步骤(1)对叶片表面进行镀前处理为对叶片表面的待电镀区域和非电镀区域进
    行镀前处理;
    优选地,对叶片表面的待电镀区域进行镀前处理为:对叶片表面的待电镀
    区域依次进行毛化处理、除油处理、酸洗处理和清洗处理;
    优选地,对叶片表面的非电镀区域进行镀前处理为:对叶片表面非电镀区
    域进行保护和遮蔽。
    4.根据权利要求3所述的汽轮机叶片表面预处理方法,其特征在于,所
    述毛化处理为:用百洁布、砂纸或纱布中任意一种或至少两种的组合对待电镀
    区域表面进行毛化;
    优选地,所述毛化处理后叶片表面的粗糙度为Ru0.8~6.4μm;
    优选地,所述除油处理包括化学除油和电解除油;
    优选地,所述化学除油为:用碱性溶液或除油粉水溶液对叶片表面进行化
    学除油;
    优选地,所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液或氢
    氧化钙溶液中任意一种或至少两种的组合;
    优选地,所述碱性溶液的浓度为30~50g/L;
    优选地,所述碱性溶液或除油粉水溶液的温度为50~60℃,进一步优选为
    55℃;
    优选地,所述化学除油的时间为3~8min,进一步优选为4~6min;
    优选地,所述电解除油为:将经过化学除油的叶片进行清洗,然后用电解
    液对经过清洗后的叶片进行电解除油;
    优选地,所述电解液为氢氧化钠和磷酸钠的混合溶液;
    优选地,所述电解液的中氢氧化钠的浓度为40~80g/L,磷酸钠的浓度为
    20~40g/L;
    优选地,所述电解液的pH值为12~16,进一步优选为14;
    优选地,所述电解液的温度为40~60℃,进一步优选为50℃;
    优选地,所述电解除油的电压为2~5V,进一步优选为3V;
    优选地,所述电解除油的时间为3~8min,进一步优选为4~6min;
    优选地,所述酸洗处理为:将经过除油处理的叶片进行清洗后,用酸性溶
    液进行酸洗处理;
    优选地,所述酸性溶液为盐酸溶液;
    优选地,所述酸洗时间为2~8min,进一步优选为3~4min。
    5.根据权利要求1-4任一项所述的汽轮机叶片表面预处理方法,其特征在
    于,步骤(2)在经过镀前处理的叶片表面进行冲击镀镍打底前对叶片表面的待
    电镀区域进行活化处理;
    优选地,所述活化处理为:在15~30℃下用浓度为20~30g/L的酸性溶液对
    叶片表面的待电镀区域进行活化处理;
    优选地,所述酸性溶液为硫酸溶液;
    优选地,所述酸性溶液的pH为1~3,进一步优选为1;
    优选地,所述活化处理的时间为10~30s,进一步优选为15s。
    6.根据权利要求1-5任一项所述的汽轮机叶片表面预处理方法,其特征在
    于,所述步骤(2)冲击镀镍的冲击镀镍溶液包含100~200g/L的六水合二氯化
    镍、20~40g/L的硼酸和150~250g/L的盐酸;
    优选地,所述冲击镀镍的电流密度为20~40A/dm2;
    优选地,所述冲击镀镍的时间为1~6min;
    优选地,所述冲击镀镍的温度为45~55℃;
    优选地,所述冲击镀镍溶液的pH为1.0~1.5,进一步优选为1.0~1.2。
    7.根据权利要求1-6任一项所述的汽轮机叶片表面预处理方法,其特征在
    于,步骤(3)中主镀镍为二次镀镍过程,包括第一次主镀镍和第二次主镀镍;
    优选地,所述第一次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含10~30g/L的六水合二
    氯化镍、200~300g/L的七水合硫酸镍和40~60g/L的硼酸;
    优选地,所述第一次主镀镍过程的电流密度为4~8A/dm2;
    优选地,所述第一次主镀镍过程的电镀温度为45~55℃;
    优选地,所述第一次主镀镍过程的电镀时间为10~60min;
    优选地,所述第一次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为3~3.5,进一步优选
    为3~3.2。
    8.根据权利要求7所述的汽轮机叶片表面预处理方法,其特征在于,所述
    第二次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含20~40g/L的六水合二氯化镍、
    200~300g/L的七水合硫酸镍和40~60g/L的硼酸;
    优选地,所述第二次主镀镍过程的电流密度为2~6A/dm2;
    优选地,所述第二次主镀镍过程的电镀温度为45~55℃;
    优选地,所述第二次主镀镍过程的电镀时间为10~60min;
    优选地,所述第二次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为4.2~4.6,进一步优
    选为4.4~4.6。
    9.一种采用权利要求1-8任一项所述的汽轮机叶片表面预处理方法处理得
    到的汽轮机叶片,其特征在于,所述汽轮机叶片表面的镍层厚度为5~150μm。
    10.根据权利要求9所述的汽轮机叶片,其特征在于,所述汽轮机叶片表
    面的镍层包括打底层和增厚层;
    优选地,所述打底层的厚度为1~5μm;
    优选地,所述增厚层的厚度为4~145μm。

    说明书

    一种汽轮机叶片及其表面预处理方法

    技术领域

    本发明属于电镀镍领域,涉及一种汽轮机叶片及其表面预处理方法,尤其涉及一种在钎焊司太立合金片前经表面预处理得到的汽轮机叶片及其表面预处理方法。

    背景技术

    汽轮机叶片高速运行过程中因水汽等物质的存在会产生水蚀破坏,因此,汽轮机末级和次末级叶片往往需要钎焊一条具有良好耐水蚀性能的司太立合金片减缓叶片的水蚀破坏。

    钎焊是将叶片待钎焊区域局部以及司太立合金片进行加热,连接本体与合金片的钎料熔化后发生流动并充分填充本体与合金片之间的间隙,冷却后将合金片连接于本体之上完成合金片的钎焊。由于合金片一般均为长条形非规则结构,合金片与本体的贴合面积大,合金片为非规则形状,很容易导致银焊料的流动不畅而引起贴合不良而造成钎焊不合格。有些叶片在设计时,要求钎焊前将合金槽进行电镀处理,由于镍层的存在,提高了熔融钎料的润湿性能,增加钎料熔化后的钎料的流动性,同时由于镍层的存在,减少了钎焊加热时氧化物对熔融钎料的污染。传统的电镀镍工艺一般为装饰性功能的电镀工艺,对电镀层无结合力的要求,对于镍层经高温处理后仍然需要具备较高的结合强度的电镀工艺更是少之又少;且汽轮机叶片材料一般为马氏体沉淀硬化不锈钢,该材料在酸性条件下,会迅速产生一层薄薄的钝化膜,在这种材料下进行电镀时,常常因为电镀上镍速度慢使得镍层附着于快速形成的钝化膜表面,影响镍层的结合力性能。

    因此,在这样的技术背景下,亟需开发出一种适用于汽轮机叶片钢材料的电镀纯镍工艺,使其不仅能满足叶片对于电镀纯镍厚度的要求,而且还能满足镍层经受600~800℃高温后不发生剥落和起皮等问题,以及结合力符合ISO2819的要求。

    发明内容

    针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种在钎焊司太立合金片前经表面预处理得到的汽轮机叶片及其表面预处理方法。本发明通过预处理、冲击镀镍以及主镀镍处理对汽轮机叶片进行预处理,可在汽轮机叶片表面得到一层厚度达5~150μm的镀层,其具有优良的结合力,尤其是在经受600~800℃高温后仍然可以保持较好的结合力,并且不会现开裂、剥落以及起皮等现象。

    为达此目的,本发明采用以下技术方案:

    第一方面,本发明提供了一种汽轮机叶片表面预处理方法,所述方法包括以下步骤:

    (1)对叶片表面进行镀前处理;

    (2)在经过镀前处理的叶片表面进行冲击镀镍打底;

    (3)在经过冲击镀镍打底的叶片表面进行主镀镍增厚处理,然后经清洗、吹干和毛化处理得到所需叶片。

    以下作为本发明优选的技术方案,但不作为本发明提供的技术方案的限制,通过以下技术方案,可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。

    作为本发明的优选方案,所述叶片为马氏体沉淀硬化不锈钢材料。

    其中,马氏体沉淀硬化不锈钢材料可为0Cr17Ni4Cu4Ni和X4CrNiMoCu14-5等材料,该材料被加工成汽轮机末级或次末级动叶片,叶片上带有钎焊合金槽。

    作为本发明的优选方案,步骤(1)对叶片表面进行镀前处理为对叶片表面的待电镀区域和非电镀区域进行镀前处理。

    优选地,对叶片表面的待电镀区域进行镀前处理为:对叶片表面的待电镀区域依次进行毛化处理、除油处理、酸洗处理和清洗处理。

    其中,对叶片表面进行毛化处理,是为了增加电镀纯镍的结合力;除油处理是为了去除叶片表面机械加工过程中残留下的油脂等污染物,为电镀提供清洁的待镀表面;酸洗处理是为了去除工件表面的氧化皮和氧化膜;清洗处理是为了将经过酸洗后的叶片表面清洗干净。

    优选地,对叶片表面的非电镀区域进行镀前处理为:对叶片表面非电镀区域进行保护和遮蔽。

    作为本发明的优选方案,所述毛化处理为:用百洁布、砂纸或纱布中任意一种或至少两种的组合对待电镀区域表面进行毛化。

    优选地,所述毛化处理后叶片表面的粗糙度为Ru0.8~6.4μm,例如Ru0.8μm、Ru1.0μm、Ru1.5μm、Ru2.0μm、Ru2.5μm、Ru3.0μm、Ru3.5μm、Ru4.0μm、Ru4.5μm、Ru5.0μm、Ru5.5μm、Ru6.0μm或Ru6.4μm等。

    优选地,所述除油处理包括化学除油和电解除油。

    优选地,所述化学除油为:用碱性溶液或除油粉水溶液对叶片表面进行化学除油。

    优选地,所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液或氢氧化钙溶液中任意一种或至少两种的组合,所述组合典型但非限制性实例有:氢氧化钠溶液和碳酸钠溶液的组合,碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的组合,碳酸氢钠溶液和氢氧化钙溶液的组合,氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的组合,氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液和氢氧化钙溶液的组合等。

    优选地,所述碱性溶液的浓度为30~50g/L,例如30g/L、35g/L、40g/L、45g/L或50g/L等。

    优选地,所述碱性溶液或除油粉水溶液的温度为50~60℃,例如50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃或60℃等,进一步优选为55℃。

    优选地,所述化学除油的时间为3~8min,例如3min、4min、5min、6min、7min或8min等,进一步优选为4~6min。

    优选地,所述电解除油为:将经过化学除油的叶片进行清洗,然后用电解液对经过清洗后的叶片进行电解除油。

    其中,将经过化学除油的叶片进行清洗为两道水洗,但不限于两道水洗,主要是以将工件表面的残留溶液清洗干净为目的。

    优选地,所述电解液为氢氧化钠和磷酸钠的混合溶液。

    优选地,所述电解液中氢氧化钠的浓度为40~80g/L,例如40g/L、45g/L、50g/L、55g/L、60g/L、65g/L、70g/L、75g/L或80g/L等,磷酸钠的浓度为20~40g/L,例如20g/L、25g/L、30g/L、35g/L或40g/L等。

    优选地,所述电解液的pH值为12~16,例如12、13、14、15或16等,进一步优选为14。

    优选地,所述电解液的温度为40~60℃,例如40℃、43℃、45℃、47℃、50℃、53℃、55℃、57℃或60℃等,进一步优选为50℃。

    优选地,所述电解除油的电压为2~5V,例如2V、3V、4V或5V等,进一步优选为3V。

    优选地,所述电解除油的时间为3~8min,例如3min、4min、5min、6min、7min或8min等,进一步优选为4~6min。

    经除油处理彻底除油后的表面可以提高镀层与本体的结合强度。

    优选地,所述酸洗处理为:将经过除油处理的叶片进行清洗后,用酸性溶液进行酸洗处理。

    其中,经过除油处理的叶片进行清洗是为了将电解除油后的表面的残留溶液清洗干净。

    优选地,所述酸性溶液为盐酸溶液。

    优选地,所述酸洗时间为2~8min,例如2min、3min、4min、5min、6min、7min或8min等,进一步优选为3~4min。

    作为本发明的优选方案,步骤(2)在经过镀前处理的叶片表面进行冲击镀镍打底前对叶片表面的待电镀区域进行活化处理。

    优选地,所述活化处理为:在15~30℃下(即室温)用浓度为20~30g/L的酸性溶液对叶片表面的待电镀区域进行活化处理,其中酸性溶液的浓度可为20g/L、23g/L、25g/L、27g/L或30g/L等。

    优选地,所述酸性溶液为硫酸溶液。

    优选地,所述酸性溶液的pH为1~3,例如1、1.5、2、2.5或3等,进一步优选为1。

    优选地,所述活化处理的时间为10~30s,例如10s、15s、20s、25s或30s等,进一步优选为15s。

    本发明经活化后的叶片需要快速进行冲击度镀镍处理。

    作为本发明的优选方案,所述步骤(2)冲击镀镍的冲击镀镍溶液包含100~200g/L的六水合二氯化镍、20~40g/L的硼酸和150~250g/L的盐酸,其中,六水合二氯化镍的浓度可为100g/L、130g/L、150g/L、170g/L或200g/L等;硼酸的浓度可为20g/L、23g/L、25g/L、27g/L、30g/L、33g/L、35g/L、37g/L或40g/L等;盐酸的浓度可为150g/L、170g/L、200g/L、230g/L或250g/L等。

    优选地,所述冲击镀镍的电流密度为20~40A/dm2,例如20A/dm2、23A/dm2、25A/dm2、27A/dm2、30A/dm2、33A/dm2、35A/dm2、37A/dm2或40A/dm2等。

    优选地,所述冲击镀镍的时间为1~6min,例如1min、2min、3min、4min、5min或6min等。

    优选地,所述冲击镀镍的温度为45~55℃,例如45℃、47℃、50℃、53或55℃等。

    优选地,所述冲击镀镍溶液的pH为1.0~1.5,例如1.0、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5等,进一步优选为1.0~1.2。

    本发明中,通过冲击镀镍得到的打底层用于连接镍层与本体,冲击镀镍的电镀时间较短,电镀的电流密度较大,可以提高镀层与本体的结合力。

    作为本发明的优选方案,步骤(3)中主镀镍为二次镀镍过程,包括第一次主镀镍和第二次主镀镍。

    优选地,所述第一次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含10~30g/L的六水合二氯化镍、200~300g/L的七水合硫酸镍和40~60g/L的硼酸。其中,六水合二氯化镍的浓度可为10g/L、13g/L、15g/L、17g/L、20g/L、23g/L、25g/L、27g/L或30g/L等;七水合硫酸镍的浓度可为200g/L、230g/L、250g/L、270g/L或300g/L等;硼酸的浓度可为40g/L、43g/L、45g/L、47g/L、50g/L、53g/L、55g/L、57g/L或60g/L等。

    优选地,所述第一次主镀镍过程的电流密度为4~8A/dm2,例如4A/dm2、5A/dm2、6A/dm2、7A/dm2或8A/dm2等。

    优选地,所述第一次主镀镍过程的电镀温度为45~55℃,例如45℃、47℃、50℃、53℃或55℃等。

    优选地,所述第一次主镀镍过程的电镀时间为10~60min,例如10min、20min、30min、40min、50min或60min等。

    优选地,所述第一次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为3~3.5,例如3、3.1、3.2、3.3、3.4或3.5等,进一步优选为3~3.2。

    作为本发明的优选方案,所述第二次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含20~40g/L的六水合二氯化镍、200~300g/L的七水合硫酸镍和40~60g/L的硼酸。其中,其中,六水合二氯化镍的浓度可为20g/L、23g/L、25g/L、27g/L、30g/L、33g/L、35g/L、37g/L或40g/L等;七水合硫酸镍的浓度可为200g/L、230g/L、250g/L、270g/L或300g/L等;硼酸的浓度可为40g/L、43g/L、45g/L、47g/L、50g/L、53g/L、55g/L、57g/L或60g/L等。

    优选地,所述第二次主镀镍过程的电流密度为2~6A/dm2,例如2A/dm2、3A/dm2、4A/dm2、5A/dm2或6A/dm2等。

    优选地,所述第二次主镀镍过程的电镀温度为45~55℃,例如45℃、47℃、50℃、53℃或55℃等。

    优选地,所述第二次主镀镍过程的电镀时间为10~60min,,例如10min、20min、30min、40min、50min或60min等。

    优选地,所述第二次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为4.2~4.6,例如4.2、4.3、4.4、4.5或4.6等,进一步优选为4.4~4.6。

    本发明中,主镀镍电镀时间较长,电流密度较小,可以均匀地增加镍层厚度。

    第二方面,本发明提供了上述汽轮机叶片表面预处理方法处理得到的汽轮机叶片,所述汽轮机叶片表面的镍层厚度为5~150μm,例如5μm、10μm、30μm、50μm、70μm、100μm、130μm或150μm等。

    作为本发明的优选方案,所述汽轮机叶片表面的镍层包括打底层和增厚层。

    优选地,所述打底层的厚度为1~5μm,例如1μm、2μm、3μm、4μm或5μm等。

    优选地,所述增厚层的厚度为4~145μm,例如4μm、10μm、30μm、50μm、70μm、100μm、130μm或145μm等。

    经本发明所述方法处理得到的汽轮机叶片表面镀层,层与层之间冶金结合,无界面,打底层用于连接镍层与本体

    与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

    通过本发明所述的在钎焊司太立合金片前对汽轮机叶片进行预处理的方法处理得到的镀层,其厚度可达5~150um,大大高于普通的电镀镍厚度,且镀层具有优良的结合力,性能符合ISO2819的要求;镀层经600~800℃加热测试后,仍然可以保持较好的结合力,结合力可达220MPa以上(划格测试符合ISO2819的要求),未出现开裂、剥落、起皮等现象。

    同时,将电镀纯镍后的叶片钎焊一片司太立合金片后进行合金片的剥离测试,测试结果表明,剥离位置处于钎焊焊缝本身,电镀镍层结合力高于钎焊焊缝本身的强度。

    附图说明

    图1是本发明实施例1经表面处理后的叶片的外观图;

    图2是本发明实施例1经表面处理后的叶片的理化图;

    图3是本发明实施例1经表面处理后的叶片经剥离测试后的结果图;

    图4是本发明实施例1经表面处理后的叶片经划格测试后的结果图。

    具体实施方式

    以下结合若干个具体实施例,示例性说明及帮助进一步理解本发明,但实施例具体细节仅是为了说明本发明,并不代表本发明构思下全部技术方案,因此不应理解为对本发明总的技术方案限定,一些在技术人员看来,不偏离发明构思的非实质性改动,例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换,均属本发明保护范围。

    以下各实施例中用到设备包括电镀镍设备、清洗除油设备以及干燥设备等。

    实施例1:

    本实施例采用以下方法对汽轮机叶片表面进行处理:

    (1)对叶片表面非电镀区域进行保护和遮蔽:使用耐酸碱非导电胶带,将非电镀区域遮蔽,防止非电镀区域发生电镀;

    对叶片表面的待电镀区域依次进行毛化处理、除油处理、酸洗处理和清洗处理。

    毛化处理:用百洁布对待电镀区域表面进行毛化,使处理后叶片表面的粗糙度为Ru4.0μm;

    化学除油:用温度为55℃,浓度为40g/L氢氧化钠溶液对叶片表面进行化学除油5min;

    电解除油:将经过化学除油的叶片进行清洗,然后用pH为14的氢氧化钠浓度为60g/L和磷酸钠浓度为30g/L的混合溶液在50℃下对经过清洗后的叶片进行电解除油5min,其中电压为3V;

    酸洗处理:将经过除油处理的叶片进行清洗后,用盐酸溶液进行酸洗处理3.5min。

    (2)在进行冲击镀镍打底前,在15~30℃(室温)下用浓度为25g/L,pH为1的硫酸溶液对叶片表面的待电镀区域进行活化处理15s,活化后,快速将工件进行冲击镀镍,其中,冲击镀镍的冲击镀镍溶液包含150g/L的六水合二氯化镍、30g/L的硼酸和200g/L的盐酸,冲击镀镍的电流密度为30A/dm2,冲击镀镍的时间为4min,冲击镀镍的温度为50℃,冲击镀镍溶液的pH为1.1。

    (3)对经过冲击镀镍打底的叶片表面进行第一次主镀镍和第二次主镀镍增厚处理,其中,第一次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含20g/L的六水合二氯化镍、250g/L的七水合硫酸镍和50g/L的硼酸,第一次主镀镍过程的电流密度为5A/dm2,第一次主镀镍过程的电镀温度为50℃,第一次主镀镍过程的电镀时间为40min,第一次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为3.1;第二次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含30g/L的六水合二氯化镍、250g/L的七水合硫酸镍和50g/L的硼酸,第二次主镀镍过程的电流密度为4A/dm2,第二次主镀镍过程的电镀温度为50℃,第二次主镀镍过程的电镀时间为40min,第二次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为4.5。

    将电镀完成后的叶片使用水洗将表面清洗干净,吹干镀层表面残留的液体,使用百洁布将镍层进行毛化,得到所需叶片。

    本实施例处理得到的叶片,其合金槽区域电镀镍后如图1和图2所示,叶片上镀层厚度可达130~150um,大大高于普通的电镀镍厚度,且镀层具有优良的结合力,对其进行剥离强度测试,性能符合ISO2819的要求,剥离结果如图3所示;镀层经600~800℃加热测试后,仍然可以保持较好的结合力,结合力可达220MPa以上,其划格测试符合ISO2819的要求(如图4所示),未出现开裂、剥落、起皮等现象。

    实施例2:

    本实施例采用以下方法对汽轮机叶片表面进行处理:

    (1)对叶片表面非电镀区域进行保护和遮蔽:使用耐酸碱非导电胶带,将非电镀区域遮蔽,防止非电镀区域发生电镀;

    对叶片表面的待电镀区域依次进行毛化处理、除油处理、酸洗处理和清洗处理。

    毛化处理:用800#以上砂纸对待电镀区域表面进行毛化,使处理后叶片表面的粗糙度为Ru0.8μm;

    化学除油:用温度为50℃,浓度为30g/L的碳酸钠溶液对叶片表面进行化学除油4min;

    电解除油:将经过化学除油的叶片进行清洗,然后用pH为16的氢氧化钠浓度为40g/L和磷酸钠浓度为20g/L的混合溶液在40℃下对经过清洗后的叶片进行电解除油6min,其中电压为2V;

    酸洗处理:将经过除油处理的叶片进行清洗后,用盐酸溶液进行酸洗处理3min。

    (2)在进行冲击镀镍打底前,在15~30℃(室温)下用浓度为20g/L,pH为2的硫酸溶液对叶片表面的待电镀区域进行活化处理30s,活化后,快速将工件进行冲击镀镍,其中,冲击镀镍的冲击镀镍溶液包含100g/L的六水合二氯化镍、20g/L的硼酸和150g/L的盐酸,冲击镀镍的电流密度为40A/dm2,冲击镀镍的时间为1min,冲击镀镍的温度为55℃,冲击镀镍溶液的pH为1.0。

    (3)对经过冲击镀镍打底的叶片表面进行第一次主镀镍和第二次主镀镍增厚处理,其中,第一次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含10g/L的六水合二氯化镍、200g/L的七水合硫酸镍和40g/L的硼酸,第一次主镀镍过程的电流密度为8A/dm2,第一次主镀镍过程的电镀温度为45℃,第一次主镀镍过程的电镀时间为60min,第一次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为3;第二次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含20g/L的六水合二氯化镍、200g/L的七水合硫酸镍和40g/L的硼酸,第二次主镀镍过程的电流密度为6A/dm2,第二次主镀镍过程的电镀温度为45℃,第二次主镀镍过程的电镀时间为60min,第二次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为4.4。

    将电镀完成后的叶片使用水洗将表面清洗干净,吹干镀层表面残留的液体,使用百洁布将镍层进行毛化,得到所需叶片。

    本实施例处理得到的叶片,叶片上镀层厚度可达5~40um,大大高于普通的电镀镍厚度,且镀层具有优良的结合力,对其进行剥离强度测试,,性能符合ISO2819的要求;镀层经600~800℃加热测试后,仍然可以保持较好的结合力,结合力可达220MPa以上,其划格测试符合ISO2819的要求,未出现开裂、剥落、起皮等现象。

    实施例3:

    本实施例采用以下方法对汽轮机叶片表面进行处理:

    (1)对叶片表面非电镀区域进行保护和遮蔽:使用耐酸碱非导电胶带,将非电镀区域遮蔽,防止非电镀区域发生电镀;

    对叶片表面的待电镀区域依次进行毛化处理、除油处理、酸洗处理和清洗处理。

    毛化处理:用纱布对待电镀区域表面进行毛化,使处理后叶片表面的粗糙度为Ru6.4μm;

    化学除油:用温度为60℃,浓度为50g/L的碳酸氢钠溶液对叶片表面进行化学除油6min;

    电解除油:将经过化学除油的叶片进行清洗,然后用pH为12的氢氧化钠浓度为80g/L和磷酸钠浓度为40g/L的混合溶液在60℃下对经过清洗后的叶片进行电解除油4min,其中电压为5V;

    酸洗处理:将经过除油处理的叶片进行清洗后,用盐酸溶液进行酸洗处理4min。

    (2)在进行冲击镀镍打底前,在15~30℃(室温)下用浓度为30g/L,pH为3的硫酸溶液对叶片表面的待电镀区域进行活化处理10s,活化后,快速将工件进行冲击镀镍,其中,冲击镀镍的冲击镀镍溶液包含200g/L的六水合二氯化镍、40g/L的硼酸和250g/L的盐酸,冲击镀镍的电流密度为20A/dm2,冲击镀镍的时间为6min,冲击镀镍的温度为45℃,冲击镀镍溶液的pH为1.2。

    (3)对经过冲击镀镍打底的叶片表面进行第一次主镀镍和第二次主镀镍增厚处理,其中,第一次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含30g/L的六水合二氯化镍、300g/L的七水合硫酸镍和60g/L的硼酸,第一次主镀镍过程的电流密度为4A/dm2,第一次主镀镍过程的电镀温度为55℃,第一次主镀镍过程的电镀时间为10min,第一次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为3.2;第二次主镀镍过程的主镀镍溶液中包含40g/L的六水合二氯化镍、300g/L的七水合硫酸镍和60g/L的硼酸,第二次主镀镍过程的电流密度为2A/dm2,第二次主镀镍过程的电镀温度为55℃,第二次主镀镍过程的电镀时间为10min,第二次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为4.6。

    将电镀完成后的叶片使用水洗将表面清洗干净,吹干镀层表面残留的液体,使用百洁布将镍层进行毛化,得到所需叶片。

    本实施例处理得到的叶片,叶片上镀层厚度可达80~100um,大大高于普通的电镀镍厚度,且镀层具有优良的结合力,对其进行剥离强度测试,性能符合ISO2819的要求;镀层经600~800℃加热测试后,仍然可以保持较好的结合力,结合力可达220MPa以上,其划格测试符合ISO2819的要求,未出现开裂、剥落、起皮等现象。

    实施例4:

    除步骤(1)中化学除油的时间为8min,电解除油的时间为8min,酸洗时间为8min;步骤(2)中冲击镀镍溶液的pH为1.0;步骤(3)中第一次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为3.5,第二次主镀镍过程的主镀镍溶液的pH为4.2外,其他物料用量与操作步骤均与实施例1中相同。

    本实施例处理得到的叶片,叶片上镀层厚度可达130~150um,大大高于普通的电镀镍厚度,且镀层具有优良的结合力,对其进行剥离强度测试,性能符合ISO2819的要求;镀层经600~800℃加热测试后,仍然可以保持较好的结合力,结合力可达220MPa,其划格测试符合ISO2819的要求,未出现开裂、剥落、起皮等现象。

    实施例5:

    除步骤(1)中化学除油的时间为3min,电解除油的时间为3min,酸洗时间为2min;步骤(2)中冲击镀镍溶液的pH为1.5外,其他物料用量与操作步骤均与实施例1中相同。

    本实施例处理得到的叶片,叶片上镀层厚度可达130~150um,大大高于普通的电镀镍厚度,且镀层具有优良的结合力,对其进行剥离强度测试,性能符合ISO2819的要求;镀层经600~800℃加热测试后,仍然可以保持较好的结合力,结合力可达220MPa,其划格测试符合ISO2819的要求,未出现开裂、剥落、起皮等现象。

    对比例1:

    除了冲击镀镍过程中采用较小的电流密度,如10A/dm2外,其他物料用量与操作步骤均与实施例1中相同。

    本对比例处理得到的叶片,对其进行划格测试时,镀层出现剥落现象;镀层经600~800℃加热测试后,镀层出现开裂、起皮。

    对比例2:

    除了主镀镍过程中采用较大的电流密度,如15~20A/dm2外,其他物料用量与操作步骤均与实施例1中相同。

    本对比例中,由于采用主镀镍过程采用较大的电流密度会使上镍速度过快,镀层内应力较大,使镀层产生自然开裂的现象,不符合工艺生产的需要。

    综合实施例1-4和对比例1-2的结果可以看出,通过本发明所述的在钎焊司太立合金片前对汽轮机叶片进行预处理的方法处理得到的镀层,其厚度可达5~150um,大大高于普通的电镀镍厚度,且镀层具有优良的结合力,性能符合ISO2819的要求;镀层经600~800℃加热测试后,仍然可以保持较好的结合力,结合力可达220MPa(划格测试符合ISO2819的要求),未出现开裂、剥落、起皮等现象。

    同时,将电镀纯镍后的叶片钎焊一片司太立合金片后进行合金片的剥离测试,测试结果表明,剥离位置处于钎焊焊缝本身,电镀镍层结合力高于钎焊焊缝本身的强度。

    申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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    一种 汽轮机 叶片 及其 表面 预处理 方法
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