一种团聚型复合粉等离子喷涂制备封严涂层的工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明航空发动机技术领域，具体涉及一种团聚型复合粉等离子喷涂制备封严涂 层的工艺方法。
【背景技术】
[0002] 为提高航空发动机的效率、降低油耗，应尽量减少压气机、涡轮叶片叶尖与机匣之 间的间隙。气路封严技术是提高发动机性能的重要手段。可磨耗封严涂层由于生产工艺简 便返修及调整性能容易，封严效果好而得到应用，封严涂层大多由一定比例的金属相和具 有自润滑作用的非金属的复合材料组成。涂层软，且有较多的孔隙，使叶尖容易刮削涂层贰 不损伤叶片，有很好的可磨耗性；同时涂层还有一定的硬度，能抵抗发动机中高速气流及其 固体粒子的冲刷，有较好的抗冲蚀性;此外涂层有较好的结合强度。
[0003] 目前，国外已有二十几种用于发动机不同部位的可磨耗封严涂层粉末材料。国内 主要从国外进口粉末，按提供的工艺参数进行喷涂，质量控制指标仅有硬度和结合强度。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明通过开发等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层技术，开 发了适合于航空发动机气路封严的可磨耗封严涂层喷涂工艺。
[0005] -种团聚型复合粉等离子喷涂制备封严涂层的工艺方法，按照以下步骤进行：
[0006] (1)对零件进行除油处理，采用丙酮擦拭零件喷涂区域，去除油污和杂物；
[0007] (2)对零件不需要喷涂修复的部位进行吹砂前保护，采用工装或者保护胶带对零 件非喷涂区域进行保护；
[0008] (3)对零件喷涂区域进行吹砂，采用80目刚玉砂，吹砂压力为0 · 2MPa~0 · 4MPa;
[0009] (4)对零件需要喷涂区域进行等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层，具体参数 为：电流320A~420A，氩气流量为45NLPM~70NLPM，氢气流量为3NLPM~7NLPM，送粉速率为 20g/min-25g/min，喷涂距离为90mm~110mm，喷涂角度为75° -90° ;
[0010] (5)喷涂结束后，去除非修复区域的保护胶带，清理零件表面的污物检查涂层性能 指标。
[0011] 所述团聚型铝硅/聚苯酯中铝硅合金粉末和聚苯酯粉末的质量比为60:40。
[0012] 本发明利用等离子喷涂设备对新型团聚型铝硅/聚苯酯进行了喷涂工艺试验，确 定了新型团聚型铝硅/聚苯酯涂层的喷涂工艺参数，明确了该新型涂层的外观质量、涂层硬 度、结合强度、显微组织、热震性能以及热稳定性能指标，研制的涂层性能可靠，可为应用于 新型航空产品的研发和生产。
[0013] 等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层的工艺是一项新开发的技术。涂层的可 磨耗、封严性能明显高于常规的机械复合同类涂层，性能更加优异、质量可靠、生产稳定。按 本专利生产的涂层工艺可靠，且适合批量生产。适用于航空发动机气路封严零部件的封严 和抗磨损作用，极大地延长零部件的使用寿命和发动机工作效率，具有广泛的市场前景。
[0014] 采用本发明的技术进行等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层的性能优异、质 量可靠、生产稳定。可以显著提高发动机磨损部件的使用寿命和发动机工作效率。每件无该 涂层的零部件的生产成本分别为5万左右，则按照年产量60台计算，提高零部件使用寿命一 周期计算，每年喷涂该涂层至少可以节约生产成本约300万。
【附图说明】
[0015] 图1为铝硅/聚苯酯粉末SEM照片，
[0016] 图2为本发明研制的涂层工艺参数制备的铝硅/聚苯酯涂层金相照片。
【具体实施方式】
[0017] 本发明所述的铝硅合金粉末、聚苯酯粉末为北京矿冶研究总院生产，其参数为表 1、表2所述。本发明所述团聚型铝硅/聚苯酯为北京矿冶研究总院生产。铝硅合金粉末和聚 苯酯粉末的质量比为60:40,采用有机粘接剂，通过团聚复合方式，形成一种复合粉末。团聚 型铝硅/聚苯酯粉末SEM照片如图1所示，粉末为灰色，质量均一，无外来物，颗粒SEM形貌见。 团聚型铝硅/聚苯酯粉末参数如表3所示。
[0018] 表1铝硅合金粉末粒度、松装密度、化学成分测试结果
[0019]
[0020] 表2聚苯酯粉末的标准指标及实测结果
[0021]
[0022] 表3团聚型铝硅聚苯酯粉末的测试结果
[0023]
[0024] 铝硅/聚苯酯涂层喷涂工艺参数如表4所示：
[0025]表4铝硅聚苯酯涂层喷涂工艺参数 「00261
[0027] 实施例1
[0028] -种团聚型复合粉等离子喷涂制备封严涂层的工艺方法，按照以下步骤进行：
[0029] (1)对零部进行除油处理，采用丙酮擦拭零件喷涂区域，去除油污和杂物；
[0030] (2)对零件不需要喷涂修复的部位进行吹砂前保护，采用工装或者保护胶带对零 件非喷涂区域进行保护；
[0031 ] (3)对零件喷涂区域进行吹砂，采用80目刚玉砂，吹砂压力为0 · 2MPa~0 · 4MPa;
[0032] (4)对零件需要喷涂区域进行等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层，具体参数 为：电流400A，氩气流量为60NLPM，氢气流量为7NLPM，送粉速率为23g/min，喷涂距离为 100mm，喷涂角度为80° ;
[0033] (5)喷涂结束后，去除非修复区域的保护胶带，清理零件表面的污物，检查涂层性 能指标。
[0034] 涂层工艺参数制备的铝硅聚苯酯涂层金相照片见图2;
[0035] 对喷涂后的涂层的热稳定性能检测如表5所示；涂层的硬度试验结果如表6所示； 结合强度试验结果如表7所示。由下述数据可以看出：涂层的性能指标满足封严类涂层的指 标要求。
[0036] 表5涂层热稳定性能
[0037]
[0038] 表6铝硅聚苯酯涂层的硬度试验结果
[0039]
[0040]表7铝硅聚苯酯涂层的结合强度试验结果 「00411 L0042J 买施例2
[0043] -种团聚型复合粉等离子喷涂制备封严涂层的工艺方法，按照以下步骤进行：
[0044] (1)对零部进行除油处理，采用丙酮擦拭零件喷涂区域，去除油污和杂物；
[0045] (2)对零件不需要喷涂修复的部位进行吹砂前保护，采用工装或者保护胶带对零 件非喷涂区域进行保护；
[0046] (3)对零件喷涂区域进行吹砂，采用80目刚玉砂，吹砂压力为0 · 2MPa~0 · 4MPa;
[0047] (4)对零件需要喷涂区域进行等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层，具体参数 为：电流380A，氩气流量为50NLPM，氢气流量为4NLPM，送粉速率为20g/min，喷涂距离为 90mm，喷涂角度为75° ;
[0048] (5)喷涂结束后，去除非修复区域的保护胶带，清理零件表面的污物，检查涂层性 能指标。
[0049]对喷涂后的涂层的热稳定性能检测如表8所示；涂层的硬度试验结果如表9所示； 结合强度试验结果如表10所示。由下述数据可以看出：涂层的性能指标满足封严类涂层的 指标要求。
[0050] 表8涂层热稳定性能
[0051]
[0052] 表9铝硅聚苯酯涂层的硬度试验结果
[0053]
[0054] 表10铝硅聚苯酯涂层的结合强度试验结果
[0055]
[0056] 实施例3
[0057] -种团聚型复合粉等离子喷涂制备封严涂层的工艺方法，按照以下步骤进行：
[0058] (1)对零部进行除油处理，采用丙酮擦拭零件喷涂区域，去除油污和杂物；
[0059] (2)对零件不需要喷涂修复的部位进行吹砂前保护，采用工装或者保护胶带对零 件非喷涂区域进行保护；
[0060] (3)对零件喷涂区域进行吹砂，采用80目刚玉砂，吹砂压力为0 · 2MPa~0 · 4MPa;
[0061] (4)对零件需要喷涂区域进行等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层，具体参数 为：电流420A，氩气流量为70NLPM，氢气流量为6NLPM，送粉速率为25g/min，喷涂距离为 110mm，喷涂角度为90° ;
[0062] (5)喷涂结束后，去除非修复区域的保护胶带，清理零件表面的污物，检查涂层性 能指标。
[0063] 对喷涂后的涂层的热稳定性能检测如表11所示；涂层的硬度试验结果如表12所 示;结合强度试验结果如表13所示。由下述数据可以看出：涂层的性能指标满足封严类涂层 的指标要求。
[0064] 表11涂层热稳定性能
[0065]
[0066] 表12铝硅聚苯酯涂层的硬度试验结果 「00671
'[0068] 表13铝硅聚苯^旨涂层的结合强度试验结1果 ' ' 「00691
【主权项】
1. 一种团聚型复合粉等离子喷涂制备封严涂层的工艺方法，其特征在于按照以下步骤 进行： (1) 对零件进行除油处理，采用丙酮擦拭零件喷涂区域，去除油污和杂物； (2) 对零件不需要喷涂修复的部位进行吹砂前保护，采用工装或者保护胶带对零件非 喷涂区域进行保护； (3) 对零件喷涂区域进行吹砂，采用80目刚玉砂，吹砂压力为0 · 2MPa~0 · 4MPa; (4) 对零件需要喷涂区域进行等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层，具体参数为： 电流320A~420A，氩气流量为45NLPM~70NLPM，氢气流量为3NLPM~7NLPM，送粉速率为20g/ min-25g/min，喷涂距离为90mm~110mm，喷涂角度为75° -90° ; (5) 喷涂结束后，去除非修复区域的保护胶带，清理零件表面的污物检查涂层性能指 标。2. 根据权利要求1所述的一种团聚型复合粉等离子喷涂制备封严涂层的工艺方法，其 特征在于所述团聚型铝硅/聚苯酯中铝硅合金粉末和聚苯酯粉末的质量比为60:40。
【专利摘要】本发明提供一种团聚型复合粉等离子喷涂制备封严涂层的工艺方法，属航空发动机技术领域。按照以下步骤进行：(1)对零件进行除油处理，(2)对零件不需要喷涂修复的部位进行吹砂前保护，(3)对零件喷涂区域进行吹砂，采用80目刚玉砂，(4)对零件需要喷涂区域进行等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层，(5)喷涂结束后，去除非修复区域的保护胶带，清理零件表面的污物检查涂层性能指标。采用本发明的技术进行等离子喷涂团聚型铝硅/聚苯酯复合涂层的性能优异、质量可靠、生产稳定。可以显著提高发动机磨损部件的使用寿命和发动机工作效率。
【IPC分类】C23C4/02, C23C4/134, C23C4/06
【公开号】CN105568200
【申请号】CN201510829955
【发明人】付裕, 王璐, 康军卫
【申请人】沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年11月25日