一种复合氧化锆高温封严涂层制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及燃气满轮发动机高溫零部件用高溫可磨耗封严涂层领域，具体为一种 复合氧化错高溫封严涂层制备方法。
【背景技术】
[0002] 高溫可磨耗封严涂层有两种，一种WNi基材料为骨架，一种W陶瓷基材料为骨 架。采用此涂层体系可实现高溫部位的气路封严作用，提高发动机的工作效率，降低油耗， 提高发动机的使用寿命。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种复合氧化错高溫封严涂层制备方法，采用等离子喷涂 工艺方法在高溫部件制备W陶瓷基材料为骨架的Ξ层复合氧化错高溫封严涂层，涂层性能 达到封严涂层的性能要求，且实现稳定批量生产。
[0004] 本发明的技术方案是： 阳0化]一种复合氧化错高溫封严涂层制备方法，采用Ξ层涂层体系，包括NiCrAlY底层、 含氧化错和复合氧化错混合中间层、复合氧化错面层，实现高溫部件的气路封严；其中，中 间层材料为该体系的梯度过渡，提升涂层的整体性能。
[0006] 所述的复合氧化错高溫封严涂层制备方法，具体步骤如下：
[0007] 1)除油、清理；
[0008] 2)吹砂；
[0009] 3)喷涂NiCrAlY底层，厚度为 0. 10 ~0. 20mm;
[0010] 4)喷涂含氧化错粉末和复合氧化错粉末的混合粉末，形成中间层；含氧化错粉末 和复合氧化错粉末的质量比1:1的混合粉末，中间层厚度0. 2~0. 4mm;其中，含氧化错粉 末为Zr〇2·8Y2O3粉末，Y2〇3质量占8% ;复合氧化错粉末为ZrO2·8Y2O3粉末、ZrO2· 20Mg0 粉末、AI2O3· 3Ti〇2粉末的混合粉末，质量分数分别为Zr〇2·8Y2O3粉末60%、Zr〇2· 20Mg0 粉末 30 %、AI2O3· 3Ti〇2粉末 10 % ;
[0011] 5)喷涂复合氧化错面层；其中，复合氧化错粉末为Zr〇2· 8Y203粉末、Zr〇2· 20Mg0 粉末、AI2O3· 3Ti〇2粉末的混合粉末，质量分数分别为Zr〇2·8Y2O3粉末60%、Zr〇2· 20Mg0 粉末 30 %、AI2O3·3Ti〇2粉末 10 %，面层厚度 0. 4 ~0.6mm; 阳〇1引 6)清理涂层；
[0013] 7)硬度检查及金相分析。
[0014] 本发明的优点及有益效果是：
[0015] 1、本发明采用等离子喷涂设备开展等离子喷涂制备复合氧化错高溫可磨耗封严 涂层工艺试验，包括NiCrAlY底层、氧化错和复合氧化错混合中间层、复合氧化错面层，并 对涂层性能进行测试，通过调整各项喷涂工艺参数，使涂层性能达到使用要求。
[0016] 2、本发明用于高溫部件的复合氧化错高溫封严涂层制备工艺方法，在高溫部件上 制备w陶瓷基材料为骨架的复合氧化错高溫封严涂层，可实现高溫部位的气路封严作用， 提高发动机的工作效率，降低油耗，提高发动机的使用寿命，实现该零件的稳定批量生产， 并可扩展至其他高溫零部件（1100°CW下）封严部位的使用，具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0017] 图1Ξ层复合氧化错封严涂层体系金相组织形貌。图中，1面层；2中间层；3底层。
【具体实施方式】
[0018] 在具体实施过程中，本发明对高溫部件进行高溫封严涂层的制备工艺流程如下：
[0019] 1)除油、清理；
[0020] 2)吹砂； 阳OW 扣喷涂NiCrAlY底层，厚度为0. 1~0. 2mm;
[0022] 4)喷涂含氧化错粉末和复合氧化错粉末的混合粉末，形成中间层；含氧化错粉末 和复合氧化错粉末的质量比1:1的混合粉末，中间层厚度0. 2~0. 4mm;其中，含氧化错粉 末为Zr化·8Y2化粉末，Y2〇3质量占8%。复合氧化错粉末为ZrO2·8Y2化粉末、ZrO2· 20Mg0 粉末、AI2O3· 3Ti〇2粉末的混合粉末，质量分数分别为Zr〇2·8Y2O3粉末60%、Zr〇2· 20Mg0 粉末 30 %、AI2O3· 3Ti〇2粉末 10 % ;
[0023]5)喷涂复合氧化错面层；其中，复合氧化错粉末为Zr〇2· 8Y203粉末、ZrO2· 20Mg0 粉末、AI2O3· 3Ti〇2粉末的混合粉末，质量分数分别为Zr〇2·8Y2O3粉末60%、Zr〇2· 20Mg0 粉末 30 %、AI2O3·3Ti〇2粉末 10 %，面层厚度 0. 4 ~0.6mm;
[0024] 6)清理涂层；
[00巧]7)硬度检查及金相分析。
[00%] 为了更好提升涂层的结合强度，在底层和面层之间喷涂氧化错和复合氧化错混合 中间层，实现梯度过渡，提升涂层整体质量。如图1所示，制备的涂层金相组织由上至下依 次为面层1、中间层2、底层3。
[0027] 本发明中，送粉器刮板中常用的L型、化型和601型，分别代表送粉器刮板的型号， 主要区别在于送粉槽的深度不同，在相同送粉器转数及时间内，输送的粉末体积不同，从而 送粉质量不同，其中L型最浅，送粉质量最小，601最深，送粉质量最大。 阳02引制备NiCrAlY及中间层的工艺参数见表1。
[0029] 表1NiCrAlY及中间层的工艺参数
[0030]
[0031] 采用^化和601型号送粉器刮板，对LG236粉末进行送粉质量测试，结果见表2。 可见，Ξ种送粉器刮板相比较，同等转盘速率下，601型号送粉质量较大。 阳03引表2L化和601型号送粉器刮板送粉质量测试结果
[0033]
[0034] 601型号送粉器刮板能加大送粉质量，从而使得涂层硬度下降，满足封严涂层要 求。
[0035] 选用601型号送粉器刮板，选择不同的工艺参数对LG236粉末进行喷涂试验W及 涂层性能测试，结果见表3。
[0036] 表3 601型号送粉器刮板喷涂涂层性能对比
[0037]
阳0測 由表3可见：
[0039] (1)送粉质量对涂层硬度起到重要的影响，提高送粉质量，涂层硬度达到封严涂层 要求。
[0040] (2)序号1工艺参数制备的涂层结合强度不满足要求，序号2和3的工艺参数满足 要求，因此送粉质量和燃流功率需对应。只增大送粉质量，容易导致粉末烙化较差，未烙颗 粒增多，涂层结合力降低甚至丧失。
[0041] 在本实施例中，高溫部件与叶片为摩擦副，叶尖间隙每减少0. 254mm，燃油消耗率 约降低1%，排气溫度约减少10°C，明显提高发动机的工作效率，提高发动机的使用寿命。
[0042] 实施例结果表明，本发明对发动机高溫合金部件采用等离子喷涂工艺方法制备Ξ 层复合氧化错高溫封严涂层体系，采用本发明制备的涂层结合强度、硬度、热震性能均能满 足封严涂层的性能要求，涂层满足高溫零部件（1100°CW下）封严部位的使用需求，实现稳 定批量生产。
【主权项】
1. 一种复合氧化锆高温封严涂层制备方法，其特征在于，采用三层涂层体系，包括 NiCrAlY底层、含氧化锆和复合氧化锆混合中间层、复合氧化锆面层，实现高温部件的气路 封严；其中，中间层材料为该体系的梯度过渡，提升涂层的整体性能。2. 按照权利要求1所述的复合氧化锆高温封严涂层制备方法，其特征在于，具体步骤 如下： 1) 除油、清理； 2) 吹砂； 3) 喷涂NiCrAlY底层，厚度为0· 1~0· 2謹； 4) 喷涂含氧化锆粉末和复合氧化锆粉末的混合粉末，形成中间层；含氧化锆粉末和复 合氧化锆粉末的质量比1:1的混合粉末，中间层厚度〇. 2~0. 4_ ;其中，含氧化锆粉末为 Zr02 · 8Y203粉末，Y203质量占8% ;复合氧化锆粉末为ZrO2 · 8Y203粉末、ZrO2 · 20Mg0粉末、 A1203 · 31102粉末的混合粉末，质量分数分别为ZrO2 · 8Y203粉末60%、ZrO2 · 20Mg0粉末 30%、A1203 · 3Ti02粉末 10% ; 5) 喷涂复合氧化锆面层；其中，复合氧化锆粉末为Zr02 · 8Y203粉末、ZrO2 · 20Mg0粉 末、A1203 · 31102粉末的混合粉末，质量分数分别为ZrO2 · 8Y203粉末60%、ZrO2 · 20Mg0粉 末 30%、A1203 · 3Ti02粉末 10%，面层厚度 0· 4 ~0· 6mm; 6) 清理涂层； 7) 硬度检查及金相分析。
【专利摘要】本发明涉及燃气涡轮发动机高温零部件用高温可磨耗封严涂层领域，具体为一种复合氧化锆高温封严涂层制备方法。采用三层涂层体系，包括NiCrAlY底层、含氧化锆和复合氧化锆混合中间层、复合氧化锆面层，实现高温部件的气路封严；其中，中间层材料为该体系的梯度过渡，提升涂层的整体性能。本发明对发动机高温部件采用等离子喷涂工艺方法制备三层复合氧化锆高温封严涂层体系，采用本发明制备的涂层结合强度、硬度、热震性能均能满足封严涂层的性能要求，涂层满足高温零部件(1100℃以下)封严部位的使用需求，实现稳定批量生产。
【IPC分类】C23C4/11, C23C4/134
【公开号】CN105369179
【申请号】CN201510824205
【发明人】赵忠兴, 王璐, 刘礼祥, 穆坤桐
【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3月2日
【申请日】2015年11月20日