一種團聚型復合粉等離子噴涂制備封嚴涂層的工藝方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明航空發(fā)動機技術領域，具體涉及一種團聚型復合粉等離子噴涂制備封嚴涂 層的工藝方法。
【背景技術】
[0002] 為提高航空發(fā)動機的效率、降低油耗，應盡量減少壓氣機、渦輪葉片葉尖與機匣之 間的間隙。氣路封嚴技術是提高發(fā)動機性能的重要手段?？赡ズ姆鈬劳繉佑捎谏a工藝簡 便返修及調整性能容易，封嚴效果好而得到應用，封嚴涂層大多由一定比例的金屬相和具 有自潤滑作用的非金屬的復合材料組成。涂層軟，且有較多的孔隙，使葉尖容易刮削涂層貳 不損傷葉片，有很好的可磨耗性；同時涂層還有一定的硬度，能抵抗發(fā)動機中高速氣流及其 固體粒子的沖刷，有較好的抗沖蝕性;此外涂層有較好的結合強度。
[0003] 目前，國外已有二十幾種用于發(fā)動機不同部位的可磨耗封嚴涂層粉末材料。國內 主要從國外進口粉末，按提供的工藝參數進行噴涂，質量控制指標僅有硬度和結合強度。

【發(fā)明內容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明通過開發(fā)等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層技術，開 發(fā)了適合于航空發(fā)動機氣路封嚴的可磨耗封嚴涂層噴涂工藝。
[0005] -種團聚型復合粉等離子噴涂制備封嚴涂層的工藝方法，按照以下步驟進行：
[0006] (1)對零件進行除油處理，采用丙酮擦拭零件噴涂區(qū)域，去除油污和雜物；
[0007] (2)對零件不需要噴涂修復的部位進行吹砂前保護，采用工裝或者保護膠帶對零 件非噴涂區(qū)域進行保護；
[0008] (3)對零件噴涂區(qū)域進行吹砂，采用80目剛玉砂，吹砂壓力為0 · 2MPa~0 · 4MPa;
[0009] (4)對零件需要噴涂區(qū)域進行等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層，具體參數 為：電流320A~420A，氬氣流量為45NLPM~70NLPM，氫氣流量為3NLPM~7NLPM，送粉速率為 20g/min-25g/min，噴涂距離為90mm~110mm，噴涂角度為75° -90° ;
[0010] (5)噴涂結束后，去除非修復區(qū)域的保護膠帶，清理零件表面的污物檢查涂層性能 指標。
[0011] 所述團聚型鋁硅/聚苯酯中鋁硅合金粉末和聚苯酯粉末的質量比為60:40。
[0012] 本發(fā)明利用等離子噴涂設備對新型團聚型鋁硅/聚苯酯進行了噴涂工藝試驗，確 定了新型團聚型鋁硅/聚苯酯涂層的噴涂工藝參數，明確了該新型涂層的外觀質量、涂層硬 度、結合強度、顯微組織、熱震性能以及熱穩(wěn)定性能指標，研制的涂層性能可靠，可為應用于 新型航空產品的研發(fā)和生產。
[0013] 等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層的工藝是一項新開發(fā)的技術。涂層的可 磨耗、封嚴性能明顯高于常規(guī)的機械復合同類涂層，性能更加優(yōu)異、質量可靠、生產穩(wěn)定。按 本專利生產的涂層工藝可靠，且適合批量生產。適用于航空發(fā)動機氣路封嚴零部件的封嚴 和抗磨損作用，極大地延長零部件的使用壽命和發(fā)動機工作效率，具有廣泛的市場前景。
[0014] 采用本發(fā)明的技術進行等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層的性能優(yōu)異、質 量可靠、生產穩(wěn)定?？梢燥@著提高發(fā)動機磨損部件的使用壽命和發(fā)動機工作效率。每件無該 涂層的零部件的生產成本分別為5萬左右，則按照年產量60臺計算，提高零部件使用壽命一 周期計算，每年噴涂該涂層至少可以節(jié)約生產成本約300萬。
【附圖說明】
[0015] 圖1為鋁硅/聚苯酯粉末SEM照片，
[0016] 圖2為本發(fā)明研制的涂層工藝參數制備的鋁硅/聚苯酯涂層金相照片。
【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明所述的鋁硅合金粉末、聚苯酯粉末為北京礦冶研究總院生產，其參數為表 1、表2所述。本發(fā)明所述團聚型鋁硅/聚苯酯為北京礦冶研究總院生產。鋁硅合金粉末和聚 苯酯粉末的質量比為60:40,采用有機粘接劑，通過團聚復合方式，形成一種復合粉末。團聚 型鋁硅/聚苯酯粉末SEM照片如圖1所示，粉末為灰色，質量均一，無外來物，顆粒SEM形貌見。 團聚型鋁硅/聚苯酯粉末參數如表3所示。
[0018] 表1鋁硅合金粉末粒度、松裝密度、化學成分測試結果
[0019]
[0020] 表2聚苯酯粉末的標準指標及實測結果
[0021]
[0022] 表3團聚型鋁硅聚苯酯粉末的測試結果
[0023]
[0024] 鋁硅/聚苯酯涂層噴涂工藝參數如表4所示：
[0025]表4鋁硅聚苯酯涂層噴涂工藝參數 「00261

[0027] 實施例1
[0028] -種團聚型復合粉等離子噴涂制備封嚴涂層的工藝方法，按照以下步驟進行：
[0029] (1)對零部進行除油處理，采用丙酮擦拭零件噴涂區(qū)域，去除油污和雜物；
[0030] (2)對零件不需要噴涂修復的部位進行吹砂前保護，采用工裝或者保護膠帶對零 件非噴涂區(qū)域進行保護；
[0031 ] (3)對零件噴涂區(qū)域進行吹砂，采用80目剛玉砂，吹砂壓力為0 · 2MPa~0 · 4MPa;
[0032] (4)對零件需要噴涂區(qū)域進行等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層，具體參數 為：電流400A，氬氣流量為60NLPM，氫氣流量為7NLPM，送粉速率為23g/min，噴涂距離為 100mm，噴涂角度為80° ;
[0033] (5)噴涂結束后，去除非修復區(qū)域的保護膠帶，清理零件表面的污物，檢查涂層性 能指標。
[0034] 涂層工藝參數制備的鋁硅聚苯酯涂層金相照片見圖2;
[0035] 對噴涂后的涂層的熱穩(wěn)定性能檢測如表5所示；涂層的硬度試驗結果如表6所示； 結合強度試驗結果如表7所示。由下述數據可以看出：涂層的性能指標滿足封嚴類涂層的指 標要求。
[0036] 表5涂層熱穩(wěn)定性能
[0037]
[0038] 表6鋁硅聚苯酯涂層的硬度試驗結果
[0039]

[0040]表7鋁硅聚苯酯涂層的結合強度試驗結果 「00411 L0042J 買施例2
[0043] -種團聚型復合粉等離子噴涂制備封嚴涂層的工藝方法，按照以下步驟進行：
[0044] (1)對零部進行除油處理，采用丙酮擦拭零件噴涂區(qū)域，去除油污和雜物；
[0045] (2)對零件不需要噴涂修復的部位進行吹砂前保護，采用工裝或者保護膠帶對零 件非噴涂區(qū)域進行保護；
[0046] (3)對零件噴涂區(qū)域進行吹砂，采用80目剛玉砂，吹砂壓力為0 · 2MPa~0 · 4MPa;
[0047] (4)對零件需要噴涂區(qū)域進行等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層，具體參數 為：電流380A，氬氣流量為50NLPM，氫氣流量為4NLPM，送粉速率為20g/min，噴涂距離為 90mm，噴涂角度為75° ;
[0048] (5)噴涂結束后，去除非修復區(qū)域的保護膠帶，清理零件表面的污物，檢查涂層性 能指標。
[0049]對噴涂后的涂層的熱穩(wěn)定性能檢測如表8所示；涂層的硬度試驗結果如表9所示； 結合強度試驗結果如表10所示。由下述數據可以看出：涂層的性能指標滿足封嚴類涂層的 指標要求。
[0050] 表8涂層熱穩(wěn)定性能
[0051]
[0052] 表9鋁硅聚苯酯涂層的硬度試驗結果
[0053]
[0054] 表10鋁硅聚苯酯涂層的結合強度試驗結果
[0055]
[0056] 實施例3
[0057] -種團聚型復合粉等離子噴涂制備封嚴涂層的工藝方法，按照以下步驟進行：
[0058] (1)對零部進行除油處理，采用丙酮擦拭零件噴涂區(qū)域，去除油污和雜物；
[0059] (2)對零件不需要噴涂修復的部位進行吹砂前保護，采用工裝或者保護膠帶對零 件非噴涂區(qū)域進行保護；
[0060] (3)對零件噴涂區(qū)域進行吹砂，采用80目剛玉砂，吹砂壓力為0 · 2MPa~0 · 4MPa;
[0061] (4)對零件需要噴涂區(qū)域進行等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層，具體參數 為：電流420A，氬氣流量為70NLPM，氫氣流量為6NLPM，送粉速率為25g/min，噴涂距離為 110mm，噴涂角度為90° ;
[0062] (5)噴涂結束后，去除非修復區(qū)域的保護膠帶，清理零件表面的污物，檢查涂層性 能指標。
[0063] 對噴涂后的涂層的熱穩(wěn)定性能檢測如表11所示；涂層的硬度試驗結果如表12所 示;結合強度試驗結果如表13所示。由下述數據可以看出：涂層的性能指標滿足封嚴類涂層 的指標要求。
[0064] 表11涂層熱穩(wěn)定性能
[0065]
[0066] 表12鋁硅聚苯酯涂層的硬度試驗結果 「00671
'[0068] 表13鋁硅聚苯^旨涂層的結合強度試驗結1果 ' ' 「00691
【主權項】
1. 一種團聚型復合粉等離子噴涂制備封嚴涂層的工藝方法，其特征在于按照以下步驟 進行： (1) 對零件進行除油處理，采用丙酮擦拭零件噴涂區(qū)域，去除油污和雜物； (2) 對零件不需要噴涂修復的部位進行吹砂前保護，采用工裝或者保護膠帶對零件非 噴涂區(qū)域進行保護； (3) 對零件噴涂區(qū)域進行吹砂，采用80目剛玉砂，吹砂壓力為0 · 2MPa~0 · 4MPa; (4) 對零件需要噴涂區(qū)域進行等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層，具體參數為： 電流320A~420A，氬氣流量為45NLPM~70NLPM，氫氣流量為3NLPM~7NLPM，送粉速率為20g/ min-25g/min，噴涂距離為90mm~110mm，噴涂角度為75° -90° ; (5) 噴涂結束后，去除非修復區(qū)域的保護膠帶，清理零件表面的污物檢查涂層性能指 標。2. 根據權利要求1所述的一種團聚型復合粉等離子噴涂制備封嚴涂層的工藝方法，其 特征在于所述團聚型鋁硅/聚苯酯中鋁硅合金粉末和聚苯酯粉末的質量比為60:40。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種團聚型復合粉等離子噴涂制備封嚴涂層的工藝方法，屬航空發(fā)動機技術領域。按照以下步驟進行：(1)對零件進行除油處理，(2)對零件不需要噴涂修復的部位進行吹砂前保護，(3)對零件噴涂區(qū)域進行吹砂，采用80目剛玉砂，(4)對零件需要噴涂區(qū)域進行等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層，(5)噴涂結束后，去除非修復區(qū)域的保護膠帶，清理零件表面的污物檢查涂層性能指標。采用本發(fā)明的技術進行等離子噴涂團聚型鋁硅/聚苯酯復合涂層的性能優(yōu)異、質量可靠、生產穩(wěn)定?？梢燥@著提高發(fā)動機磨損部件的使用壽命和發(fā)動機工作效率。
【IPC分類】C23C4/02, C23C4/134, C23C4/06
【公開號】CN105568200
【申請?zhí)枴緾N201510829955
【發(fā)明人】付裕, 王璐, 康軍衛(wèi)
【申請人】沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年11月25日