专利名称：：一种燃气轮机旁通可变机构内侧环、外侧环表面耐磨层及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及燃机的加工领域，具体涉及一种燃气轮机旁通可变机构内侧环、外侧环表面耐磨层及其制备方法。
背景技术：
：燃气轮机旁通机构内侧、外侧环配合面，见图1、图2，在长期使用过程中腐蚀、磨损非常严重，需要经常更换和修理，使得生产线暂停、延误工期。为提高燃气轮机旁通机构内侧、外侧环配合面的耐磨性能，可以采用在其工件表面喷焊一层耐磨材料的方法。但是，在旁通机构的表面喷焊一层耐磨材料，容易导致工件变形，顾此失彼，造成不必要的损失；而且，喷焊后需要对工件进行回火处理，使得工艺复杂，增加操作难度，增加成本，延长加工时间，生产效率降低。或者采用将整个旁通机构都更换成耐腐蚀，耐磨材料，这无疑将致使成本急剧增加；而且，将耐腐蚀、耐磨材料加工为旁通机构，还得制定一套特殊的技术方案和工艺流程，增加操作难度，增加成本，延长加工时间，生产效率降低。
发明内容本发明的目的在于提供一种燃气轮机旁通可变机构内侧环、外侧环表面耐磨层及其制备方法。本发明采取的技术方案是—种燃气轮机旁通可变机构内侧环、外侧环表面耐磨层，该耐磨层位于外侧环的内底面和内侧环的外顶面和两个侧面，所述耐磨层是钼涂层，采用大气等离子喷涂方法制得。这种燃气轮机旁通可变机构的内侧、外侧环表面耐磨层的制备方法，包括以下步骤(1)加工旁通可变机构时，将内顶U、外侧环表面上不需喷涂的区域预留0.100.20mm的加工余量；(2)使用清洗液清洁需喷涂的表面，并晾干；(3)对需喷涂表面做喷砂预处理，去除表面钝化层；(4)在大气环境下，使用送粉器送钼粉，使用喷枪给需喷涂表面做等离子喷涂；(5)将预留的加工余量加工到要求尺寸。所述步骤(4)中，送粉气流量为2.53.5L/min，喷涂表面线速度为200400mm/s，喷枪移动速度为0.10.2mm/s，喷射距离为100150mm，搭接距离为25mm，冷却风压力3.Obar。所述步骤(4)中，喷枪的喷嘴内径为28mm。所述步骤(2)中的清洗液采用丙酮。所述步骤(3)中的喷砂采用24#白刚玉。本发明产生的有益效果是本发明在燃气轮机旁通可变机构上最易腐蚀和磨损的部件——内侧、外侧环的表面喷涂有一层耐腐蚀、耐磨损的钼致密涂层，该涂层硬度高，摩擦系数低，并且有均匀分布的孔隙，可起到储油作用，提高旁通机构内侧、外侧环的防腐、耐磨性能，延长了该工件的使用寿命，降低成本。因为，本发明采用大气等离子喷涂工艺，与喷焊工艺相比，克服了工艺复杂，操作难度大，成本高，加工时间长，生产效率低等问题，将钼涂层成功应用到燃机旁通机构上。同时这种喷涂方法在喷涂过程中工件温度低于150摄氏度，喷涂后无需后续热处理，工件不变形。本发明所制得的燃气轮机旁通可变机构内侧环、外侧环表面耐磨层的性能优越，见下表2:表2.大气等离子喷钼涂层性能表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>图1为本发明旁通外侧环喷涂区域示意图2为本发明旁通内侧环喷涂区域示意图；图3为本发明涂层制备方法的步骤示意图。图1、图2中代号表示l-涂层；2-外侧环；3_内侧环。具体实施例方式本发明采用等离子喷涂的方式，在燃气轮机旁通机构内侧环3、旁通外侧环2配合面处制备一层高温耐磨涂层1。因近年来随着热喷涂技术的发展，涂层1与基材间的结合强度已大大提高，完全能够满足工件实际运行工况。加之热喷涂涂层热应力小，无需回火处理特有优势。因此，选用了钼作为喷涂材料，因钼在34(TC以内具良好的润滑特性和优良的抗磨损性能，也恰好满足燃气轮机旁通环的使用工况。本发明首先对与旁通环相同材质的试样进行喷涂，及涂层组织与性能分析等方面进行了大量的试验与研究，再对燃机旁通机构内侧环3、外侧环2进行喷涂，分析，最终获得燃机旁通环大气等离子喷钼涂层的具体实施方式。如图1、图2所示本发明采用在燃气轮机旁通可变机构的内侧环3、外侧环2的表面上喷涂耐磨涂层1的方法，使得该旁通机构的内侧环3、外侧环2抗高温、耐磨损性能符合要求，延长该部件的寿命。该耐磨涂层l位于外侧环的内底面和内侧环的外顶面和侧面上，这两处部位是燃机工作时最易磨损的部位；该耐磨涂层1是纯钼涂层，采用大气等离子喷涂的方法喷涂而成。这种燃气轮机旁通可变机构的内侧环3、外侧环2表面涂层1的加工方法，参见图3，包括以下步骤1、在加工旁通可变机构时，将内侧环3、外侧环2表面上不需喷涂的区域预留0.100.20mm的加工余量。这是因为旁通环喷涂区域结构复杂，考虑到喷涂后涂层1需要加工，我们在喷涂需要保护的区域预留加工余量，待喷涂完成后，加工涂层1时再将工件加工到要求尺寸。2、对需喷涂来料检查，检查合格再进入下道工序。3、使用清洗液，如丙酮，清洁需喷涂的旁通可变机构的内侧环3、外侧环2表面，去除需喷涂表面的油污及异物，并晾干。4、对需喷涂表面做预处理，使用喷砂枪对工件喷涂白刚玉粉末。此步骤是对需喷涂表面进行喷砂活化处理，去除表面钝化层。本实施例中，喷砂采用24#白刚玉。喷枪的喷嘴内径为6mm，喷射的气体压力为0.5MPa，喷嘴到工件的距离为120mm，喷射时与工件表面的角度约为75度。5、在大气环境下，使用送粉器送纯钼粉，使用喷枪给需喷涂表面做等离子喷涂。喷涂条件为送粉器送出的粉气流量为2.5L/min。喷射焰流与工件表面的夹角为90度，喷嘴到工件喷涂表面的距离为120mm，喷嘴内径6mm，送粉器喷射器直径1.8mm，喷涂过程中工件始终做匀速圆周运动，保持工件喷涂表面线速度为400mm/s，喷枪沿工件轴向匀速移动，速度为0.lmm/s左右，在工件表面形成螺旋型的喷涂带，螺旋带搭接距离约4mm，冷却风压力3.04.Obar。本次大气等离子喷钼选取的最佳工艺参数范围见下表1:表1.大气等离子喷涂钼参数表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>当使用该超音速火焰喷涂方法加工其他尺寸的工件时，只需对上述工艺参数进行适当调整。6、喷涂完成后，将旁通可变机构的内侧环3、外侧环2表面上预留的加工余量加工到要求尺寸。7、清理涂层1。8、检查涂层l，若涂层1合格则喷涂完成；若涂层1不合格，返回步骤4，使用喷砂的方法，将涂层1去除，重新加工。权利要求一种燃气轮机旁通可变机构内侧环、外侧环表面耐磨层，该耐磨层位于外侧环的内底面和内侧环的外顶面和两个侧面，其特征在于所述耐磨层是钼涂层，采用大气等离子喷涂方法制得。2.—种燃气轮机旁通可变机构的内侧、外侧环表面耐磨层的制备方法，包括以下步骤(1)加工旁通可变机构时，将内侧、外侧环表面上不需喷涂的区域预留0.100.20mm的加工余量；(2)使用清洗液清洁需喷涂的表面，并晾干；(3)对需喷涂表面做喷砂预处理，去除表面钝化层；(4)在大气环境下，使用送粉器送纯铝粉，使用喷枪给需喷涂表面做等离子喷涂；(5)将预留的加工余量加工到要求尺寸。3.根据权利要求2所述的燃气轮机旁通可变机构的内侧、外侧环表面耐磨层的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中，送粉气流量为2.53.5L/min，喷涂表面线速度为200400mm/s，喷枪移动速度为0.10.2mm/s，喷射距离为100150mm，搭接距离为25mm，冷却风压力3.Obar。4.根据权利要求2所述的燃气轮机旁通可变机构的内侧、外侧环表面耐磨层的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中，喷枪的喷嘴内径为28mm。5.根据权利要求2所述的燃气轮机旁通可变机构的内侧、外侧环表面耐磨层的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的清洗液采用丙酮。6.根据权利要求2所述的燃气轮机旁通可变机构的内侧、外侧环表面耐磨层的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的喷砂采用24#白刚玉。全文摘要本发明提供一种燃气轮机旁通可变机构内侧环、外侧环表面耐磨层及其制备方法，该耐磨层位于外侧环的内底面和内侧环的外顶面和侧面，所述耐磨层是钼涂层，采用大气等离子喷涂方法制得。该钼涂层硬度高，摩擦系数低，并且有均匀分布的孔隙，可起到储油作用，提高旁通机构内侧、外侧环的防腐、耐磨性能，延长了该工件的使用寿命，降低成本。本发明的制备方法采用大气等离子喷涂工艺，克服了钼难熔、涂层易氧化、喷涂效率低等困难，将铝致密涂层成功应用到燃机旁通机构上。同时这种喷涂方法，喷涂过程中工件温度低于150摄氏度，喷涂后无需后续热处理，工件不变形。文档编号C23C4/12GK101705842SQ20091021630公开日2010年5月12日申请日期2009年11月21日优先权日2009年11月21日发明者何明义,向旭东,张伟刚,张道军,李定骏,李正超,王伟申请人:东方电气集团东方汽轮机有限公司