CN107620026A

CN107620026A - 一种纯氧化铝涂层的超音速火焰喷涂工艺

Info

Publication number: CN107620026A
Application number: CN201610554995.5A
Authority: CN
Inventors: 丁志伟; 杨阳; 张进
Original assignee: Shenyang Liming International Power Industry Co Ltd
Current assignee: Shenyang Liming International Power Industry Co Ltd
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2018-01-23

Abstract

本发明涉及一种制备纯氧化铝涂层的超音速火焰喷涂工艺，属于热喷涂制备氧化铝涂层技术领域。主要包括：喷涂前准备、清洗除油、烘干、用耐高温胶带进行吹砂保护、白刚玉砂吹砂、超音速火焰喷涂、零件清理等步骤。采用该工艺对某航空发动机短轴组件篦齿表面喷涂纯氧化铝涂层，无需预先喷涂底层，不仅满足设计要求的涂层厚度0.05mm～0.10mm，而且制备的涂层孔隙率小于1%，涂层组织致密无氧化物和裂纹，涂层与基体结合强度高，控制了纵向的裂纹和涂层剥离等缺陷的出现。

Description

一种纯氧化铝涂层的超音速火焰喷涂工艺

技术领域

本发明属于热喷涂制备氧化铝涂层技术领域，特别涉及一种纯氧化铝涂层的超音速火焰喷涂工艺。

背景技术

氧化铝涂层可用作常温下的低应力磨粒磨损、硬面磨损、耐气蚀和冲蚀涂层，也是一种飞机发动机压气机篦齿封严用涂层，用于400℃以下的工作条件，在国外的发动机上已被广泛应用。常用氧化铝涂层属于陶瓷涂层，涂层硬而脆，对应力集中和裂纹敏感、抗热震性差，热喷涂涂层结合强度低、孔隙率高，容易开裂甚至剥落。通常需要镍铝涂层作为底层来提高涂层的结合强度，这增加了涂层整体厚度，不利于某些飞机发动机关键零件的使用。因此，直接热喷涂制备高硬度、高结合强度和低孔隙率的纯氧化铝涂层的工艺还有待开发。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种氧化铝涂层的超音速火焰喷涂工艺，该工艺方法无需提前在零件上喷涂镍铝底层，制备出的氧化铝涂层的硬度和孔隙率满足客户要求，没有出现纵向的裂纹和涂层剥离现象。本发明采用的技术方案如下：

喷涂前准备，喷涂前将热喷涂用氧化铝粉末放在80 ℃～90 ℃的烘箱内烘干1 h～2h；

清洗，用毛刷蘸丙酮对零件进行仔细的刷洗，彻底除去表面的油污和其它杂物，除油后用干净的压缩空气吹干；

吹砂前保护，用耐高温胶带保护好零件的非吹砂表面及少部分喷涂区域（便于测量试样和涂层的厚度），一定要确保非吹砂表面不受损伤。耐高温胶带不得遮蔽吹砂表面；

吹砂，采用自动吹沙机吹沙，吹砂机具有0～0.6 MPa可调风压气源，并配有油水分离器。工艺参数如下表：

吹砂机类型	磨料种类	磨料粒度	风压（Mpa）	吹砂距离	吹砂角度（°）
						压力式	白刚玉砂	80目～150目	0.2～0.35	80～120	60～85

进一步的，要求：1）吹砂后的零件表面应是均匀无金属光泽的粗糙表面，不允许有漏吹或过吹现象;2）吹砂后的零件表面应保持良好的清洁状态，避免吹砂表面污染，如：手印、各种沾染凝聚物等，将零件表面的浮灰用经过油水分离器过滤的、洁净的压缩空气吹干净;3）吹砂后要求在2 h内进行喷涂，若超过规定的时间，必须进行重新吹砂；

喷涂，在规定的区域内超音速火焰喷涂氧化铝。1）用干净的压缩空气将零件表面的浮灰清除，并固

定在专用夹具上。2）按以上参数对零件进行喷涂，注意喷涂角度和走枪速度。3）安装冷却装置，调整冷却树的距离与风压。4）在喷涂过程中，采用间歇、多次喷涂的方法，每次喷涂间断时间为40秒，保持零件在喷涂过程中温度均衡，有利于避免涂层产生裂纹;清理，喷涂完毕，拆除喷涂保护夹具及胶带，并清理零件表面的浮灰，做好标记。；

本发明的有益效果：（1）本发明通过试验论证确定了纯氧化铝涂层超音速火焰喷涂的工艺。（2）采用该工艺制备飞机发动机压气机篦齿封严用涂层，无须预先喷涂镍铝底层，不仅操作方便、质量稳定，也减少了生产成本。（3）经实际生产证明：采用该工艺制备出的纯氧化铝涂层，其硬度、结合强度、孔隙率和金相等性能指标都达到国际标准，满足了国外客户的需要。

附图说明

图1为某发动机短轴组件示意图；

图2为喷涂后零件横截面金相。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：

实施例1：如附图1所示，利用本发明对某发动机短轴组件篦齿表面喷涂纯氧化铝涂层，具体喷涂区域为图中EC区域。因工件表面形状复杂，为保证喷涂过程稳定可控，将喷枪置于ABB机械手IRB2400上编程喷涂，具体实施步骤如下：

（1）喷涂前准备，将氧化铝粉末放在80 ℃的烘箱内烘干2 h。

（2）清洗，用毛刷蘸丙酮对零件进行仔细的刷洗，彻底除去表面的油污和其它杂物，除油后用干净的压缩空气吹干。

（3）吹砂前保护，用耐高温胶带保护好零件的非吹砂表面及少部分喷涂区域（便于测量试样和涂层的厚度），一定要确保非吹砂表面不受损伤。耐高温胶带不得遮蔽吹砂表面。

（4）吹砂，本次采用的吹砂机具有有油水分离器，使用刚玉磨料粒度80目，风压0.30 MPa，吹沙距离100 mm，吹沙角度80°。目测：吹砂后的零件表面是均匀无金属光泽的粗糙表面，无漏吹或过吹现象；吹砂后的零件表面具有良好的清洁状态，吹砂表面没有污染;将零件表面的浮灰用经过油水分离器过滤的、洁净的压缩空气吹干净。吹砂后立即进行喷涂。

（5）喷涂，在规定的区域内超音速喷涂氧化铝，用干净的压缩空气将零件表面的浮灰清除，并固定在专用夹具上。使用喷涂参数如下：喷枪HV2000，冷却风压0.3 MPa，冷却风管距零件300 mm，角度80°，氧气压力136 psi，氧气流量680 SCFH，氢气压力105 psi，氢气流量1780 SCFH，载气压力53 psi，载气流量45 SCFH，送粉速率10.5 g/min，喷涂距离160mm。在喷涂过程中，采用间歇、多次喷涂的方法，每次喷涂间断时间为40秒，保持零件在喷涂过程中温度均衡，有利于避免涂层产生裂纹。

（6）清理，喷涂完毕，拆除喷涂保护夹具及胶带，并清理零件表面的浮灰，做好标记。

（7）性能检测，对涂层进行金相检测和硬度测试来对涂层进行综合评价。附图2为喷涂后试片横切面金相，从图中看出涂层孔隙率小于1%，涂层组织致密无氧化物和裂纹。硬度测试的试样规格：40×30×4.5, 测试结果如下，涂层硬度合格。

Claims

1.一种纯氧化铝涂层的超音速火焰喷涂工艺，其特征在于：包括如下步骤：

（1）喷涂前准备，喷涂前将热喷涂用氧化铝粉末放在80 ℃～90 ℃的烘箱内烘干1 h～2 h；

（2）清洗，用毛刷蘸丙酮对零件进行仔细的刷洗，彻底除去表面的油污和其它杂物，除油后用干净的压缩空气吹干;

（3）吹砂前保护，用耐高温胶带保护好零件的非吹砂表面及少部分喷涂区域（便于测量试样和涂层的厚度），一定要确保非吹砂表面不受损伤,耐高温胶带不得遮蔽吹砂表面;

（4）吹砂，采用自动吹沙机吹沙，吹砂机具有0～0.6 MPa可调风压气源，并配有油水分离器;

工艺要求：

1）吹砂后的零件表面应是均匀无金属光泽的粗糙表面，不允许有漏吹或过吹现象;

2）吹砂后的零件表面应保持良好的清洁状态，避免吹砂表面污染，如：手印、各种沾染凝聚物等，将零件表面的浮灰用经过油水分离器过滤的、洁净的压缩空气吹干净;

3）吹砂后要求在2 h内进行喷涂，若超过规定的时间，必须进行重新吹砂;

（5）喷涂，在规定的区域内超音速火焰喷涂氧化铝;

1）用干净的压缩空气将零件表面的浮灰清除，并固定在专用夹具上;

2）按一定的参数对零件进行喷涂，注意喷涂角度和走枪速度;

3）安装冷却装置，调整冷却树的距离与风压;

4）在喷涂过程中，采用间歇、多次喷涂的方法，每次喷涂间断时间为40秒，保持零件在喷涂过程中温度均衡，有利于避免涂层产生裂纹;

2.如权利要求1所述吹砂的具体方法，其特征在于：如下表所列:

吹砂机类型磨料种类磨料粒度风压（Mpa）吹砂距离吹砂角度（°）压力式白刚玉砂 80目～150目 0.2～0.35 80～120 60～85

如权利要求1所述喷涂的具体方法，其特征在于：如下表所列。