专利名称：一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂层的制备方法，特别涉及一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法。
背景技术：
航空发动机压气机的前、后机匣分别采用铁基和镍基合金制作，在使用过程中，前 后机匣的对接处处于振动状态，并容易发生冲击磨损，原有的耐磨涂层由于硬度较低、韧性 较差，在磨损一段时间后发生损坏，使前后机匣的寿命縮短，制备一种高耐磨性能的涂层， 解决航空设备的磨损，延长航空设备的使用寿命是目前急需解决的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法，目的在
于通过选择涂层粉末，采用超音速火焰喷涂方法，调节喷涂参数，在铁基、镍基锻造合金上
获得具有高密度的耐磨涂层。 本发明的方法按以下步骤进行 1、将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度10 30mm，烘干温度为90 ll(TC，烘 干时间至少2h。 2、将铁基或镍基锻造合金表面用有机溶剂清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化 皮等杂质。所述的有机溶剂为乙醇或丙酮。 3、将铁基或镍基锻造合金固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉 末喷涂到铁基或镍基锻造合金表面，喷涂的工艺参数为喷涂距离360 390mm，送粉速率 65 80g/min，送粉气体压力3. 5 4. Obar，获得耐磨涂层。
4、清理铁基或镍基锻造合金表面。 上述的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co 15 19%，C 4. 5 6%，Fe 0 2. 5%，余量为W。 获得的耐磨涂层厚度为0. 20 0. 35mm，涂层的组织特征为，碳化物在钴基体内均 匀分布，界面污染小于10% ，涂层中氧化物含量《1 % ，孔隙率《0. 5% ，未熔颗粒占40 65X;涂层的拉伸强度至少为69MPa，R15N宏观硬度至少85，HV0. 3显微硬度为950 1300 ; 与等离子喷涂方式获得的涂层相比，耐磨性能有极大提高。 本发明的高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法工艺可靠，适合批量生产，不仅能用 于航空发动机压气机前、后机匣对接磨损处耐磨涂层的涂覆，而且可以应用于各种类型的 地面燃气机轮以及能源、电力、印刷等行业的易磨损部件的涂层涂覆，可以有效延长部件的 使用寿命，具有广泛的应用前景。上述方法涂覆的涂层经过测试，发动机压气机的前、后机 匣寿命从原来的200h提高到1000h，采用本发明的方法能够产生巨大的经济效益。
具体实施例方式
本发明实施例中采用的超音速火焰喷涂设备为JP-5000型超音速火焰喷涂设备， 火焰喷涂过程中粉末粒子的速率为350 400m/s，氧气流量为1720 1750SCFH(立方英 尺/小时)，氧气压力为180 210psi (磅/平方英寸)，煤油流量为6. 4 7. OGPH(加仑 /小时)，煤油压力为150 180psi(磅/平方英寸)。
本发明实施例中采用的铁基锻造合金型号为M152。
本发明实施例中采用的镍基锻造合金型号为GH909。 本发明实施例中采用的吹砂时采用36目白刚玉，吹砂时压縮空气的压强为0. 2 0. 4MPa，吹砂距离90 110mm，角度为70° 80° 。 本发明实施例中采用的碳化钨涂层粉末为Diamalloy 2005，成分按重量百分比为 Co15 19%， C 4. 5 6%， Fe 0 2. 5%，余量为W。
本发明实施例中采用的乙醇和丙酮为工业用产品。
实施例1 采用的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co 19%， C 6%， Fe 2. 5%，余量为W。
基体采用Ml52铁基锻造合金。 将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度30mm，烘干温度为ll(TC，烘干时间2h。
将铁基锻造合金表面用丙酮清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质。
将铁基锻造合金用夹具固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末 喷涂到铁基锻造合金表面，喷涂的工艺参数为喷涂距离360mm，送粉速率65g/min，送粉气 体压力3. 5bar，氧气流量为1720SCFH，煤油流量为6. 4GKL
拆除夹具，采用压縮空气去除铁基锻造合金表面的浮灰。 涂层厚度为O. 26mm，涂层外观为银灰色。采用Leica匿I5000M光学显微镜观察 涂层的组织特征为碳化物相在钴基体内均匀分布，界面污染3.4%，涂层中氧化物含量 0. 45%、孔隙率0. 26%、未熔颗粒为52% ;涂层的拉伸强度为78MPa， R15N宏观硬度94， HVO. 3显微硬度为980。
实施例2 采用的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co 15 % ， C 4. 5 % ， Fe 1. 2 % ，余量为W。
基体采用GH909镍基锻造合金。 将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度20mm，烘干温度为IO(TC，烘干时间3h。
将镍基锻造合金表面用乙醇清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质。
将镍基锻造合金用胶布固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末 喷涂到镍基锻造合金表面，喷涂的工艺参数为喷涂距离370mm，送粉速率80g/min，送粉气 体压力4. Obar，氧气流量为1730SCFH，煤油流量为6. 6GKL
拆除胶布，采用压縮空气去除镍基锻造合金表面的浮灰。 涂层厚度为0. 35mm，涂层外观为银灰色。采用Leica DMI5000M光学显微镜观察涂 层的组织特征为碳化物在钴基体内均匀分布，界面污染4.3%，涂层中氧化物含量0.6%、 孔隙率0. 42%、未熔颗粒占48% :涂层的拉伸强度为71MPa， R15N宏观硬度94， HVO. 3显微 硬度为976。
实施例3
4
采用的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co 17%， C 5.2X，余量为W。
基体采用的锻造合金同实施例1 。 将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度10mm，烘干温度为9(TC，烘干时间4h。
将铁基锻造合金表面用丙酮清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质。
将铁基锻造合金用夹具固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末 喷涂到铁基锻造合金表面，喷涂的工艺参数为喷涂距离380mm，送粉速率70g/min，送粉气 体压力3. 5bar，氧气流量为1740SCFH，煤油流量为6. 8GKL
拆除夹具，采用压縮空气去除铁基锻造合金表面的浮灰。 涂层厚度为0. 33mm，涂层外观为银灰色。采用Leica DMI5000M光学显微镜观 察涂层的组织特征为碳化物在钴基体内均匀分布，界面污染2.8%，涂层中氧化物含量 0. 68%、孔隙率0. 33%、未熔颗粒占42% :涂层的拉伸强度为83MPa， R15N宏观硬度98， HVO. 3显微硬度为1027。
实施例4 采用的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co 16.4%，C 5. 5%，Fe 0.9%，余量 为W。 基体采用的锻造合金同实施例2 。 将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度15mm，烘干温度为IO(TC，烘干时间2h。
将镍基锻造合金表面用乙醇清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质。
将镍基锻造合金用夹具固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末 喷涂到镍基锻造合金表面，喷涂的工艺参数为喷涂距离390mm，送粉速率80g/min，送粉气 体压力4. Obar，氧气流量为1750SCFH，煤油流量为7. OGKL
拆除夹具，采用压縮空气去除镍基锻造合金表面的浮灰。
权利要求
一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法，其特征在于按以下步骤进行(1)将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度10～30mm，烘干温度为90～110℃，烘干时间至少2h；(2)将铁基或镍基锻造合金表面用有机溶剂清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质；(3)将铁基或镍基锻造合金固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末喷涂到铁基或镍基锻造合金表面，喷涂的工艺参数为喷涂距离360～390mm，送粉速率65～80g/min，送粉气体压力3.5～4.0bar，获得耐磨涂层。
2. 根据权利要求1所述的一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法，其特征在于所述的 有机溶剂为乙醇或丙酮。
3. 根据权利要求1所述的一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法，其特征在于所述的 碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co 15 19%， C 4. 5 6%， Fe 0 2. 5%，余量为 W。
4. 根据权利要求1所述的一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法，其特征在于所述的 耐磨涂层的拉伸强度至少为69MPa，R15N宏观硬度至少85，HV0. 3显微硬度为950 1300。
全文摘要
一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法，按以下步骤进行(1)将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度10～30mm，烘干温度为90～110℃，烘干时间至少2h；(2)将铁基或镍基锻造合金表面用有机溶剂清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质；(3)将铁基或镍基锻造合金固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末喷涂到铁基或镍基锻造合金表面，获得耐磨涂层。本发明的高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法工艺可靠，适合批量生产，可以有效延长部件的使用寿命，具有广泛的应用前景。
文档编号C23C4/10GK101717911SQ20091024854
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者张佳平, 李晓罡, 王璐, 穆坤桐, 袁福河, 黄爱华 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司