CN116815099A - 一种燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺。步骤包括零件表面预处理、对待喷涂零件区域喷砂处理、二次超声清理、喷涂保护以及采用等离子喷枪进行涂层喷涂、清理检查。本发明制备方法简单，采用等离子喷涂法进行镍铬涂层喷涂，制备得到的镍铬涂层厚度可控且涂层结合性好、强度高，制备得到的涂层具有较好的涂层层抗拉性，涂层耐热性好使用温度可达980℃，涂层耐磨性好，能够用于涡轮导向器涂层的修补。
Description
技术领域
本发明属于燃气轮机涂层制备技术领域，具体涉及一种燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺。
背景技术
燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层是常见的抗高温氧化、抗热腐蚀涂层。等离子喷涂是利用等离子焰为热源，将工作气体与粉末进入热源，工作气体离子化，粉末迅速达到熔化状态，高速喷射到工件表面上，形成涂层。但目前通过等离子热喷涂工艺在导向器表面制备镍铬涂层，涂层硬度不高且厚度难以控制。
发明内容
本发明是为了解决现有的燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备过程中厚度难以控制且硬度不佳，提供一种燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺。
本发明采用如下技术方案：一种燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺，包括如下步骤：
(1)零件超声清洗：将待热喷涂零部件置于超声波清理机中，分别加入合金除油剂和水作为超声波介质对待热喷涂零部件进行除油除尘处理，超声1-2次，温度为35-45℃，超声结束后采用压缩空气吹扫数次后进行烘干处理；
(2)喷砂处理：对未喷涂区域进行封边保护，对待喷涂区域采用白刚玉砂进行喷砂处理；
(3)二次超声清理：将喷砂处理后的待热喷涂零件进行超声波二次清洗，除油除尘，压缩空气吹扫后清洗并烘干；
(4)喷涂保护：对非喷涂面采用热喷涂胶带进行防护；
(5)涂层喷涂：采用等离子喷枪进行涂层粉末的喷涂，采用氩气和氢气为辅助气体，等离子喷枪的送粉针角度为90°，送粉针距离火焰中心距离为6mm，采用双路送粉方式，电流大小为600-630A，在喷涂过程中预热7次，累计喷涂60次，预热完成后进行一遍喷涂，每次喷涂结束即进行零部件温度测量，温度为70-130℃；
(6)清理检查：对涂层厚度进行检测，清除待热喷涂零部件表面。并使用手挫进行打磨。
进一步的，所述步骤(1)中喷涂粉末的组分按重量百分比计为：铬18.5-20.5％、硅≤0.5％、铁≤1％、其余为镍，其中喷涂粉末的颗粒大小为140-325目。
进一步的，所述步骤(5)中喷枪净功率为20-25Kw。
进一步的，所述氩气流量为60-65nlpm，氢气流量为10-14nlpm。
进一步的，所述步骤(5)中的载气流量为2-2.5nlpm。
本发明的优点具体如下：
(1)本发明制备方法简单，采用等离子喷涂法进行镍铬涂层喷涂，制备得到的镍铬涂层厚度可控，且涂层结合性好，强度好，制备得到的涂层硬度高，孔隙率小，无未融涂层颗粒产生，具有较好的涂层抗拉性；
(2)本发明喷涂工艺简单可控，涂层耐热性好使用温度可达980℃，涂层耐磨性好，能够用于涡轮导向器的修补。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
实施例一：一种燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层的制备工艺，包括如下步骤：
(1)零件超声清洗：将待热喷涂零部件置于超声波清理机中，分别加入合金除油剂和水作为超声波介质对待热喷涂零部件进行除油除尘处理，超声1次，温度为35℃，超声结束后采用压缩空气吹扫数次后进行烘干处理，在烘箱中设定温度65℃，烘干30min；
(2)喷砂处理：对未喷涂区域进行封边保护，对待喷涂区域采用白刚玉砂进行喷砂处理,采用数控喷砂机，喷砂介质为20目白刚玉砂，喷砂压力为0.3MPa,喷砂角度是75°；
(3)二次超声清理：将喷砂处理后的待热喷涂零件进行超声波二次清洗，除油除尘，压缩空气吹扫后清洗并烘干；
(4)喷涂保护：对非喷涂面采用热喷涂胶带进行防护；
(5)涂层喷涂：喷砂完成后在4小时内完成涂层热喷涂，防止喷砂后表面二次氧化污染，采用等离子喷枪进行涂层粉末的喷涂，采用氩气和氢气为辅助气体，等离子喷枪的送粉针角度为90°，送粉针距离火焰中心距离为5mm，采用双路送粉方式，电流大小为600A，在喷涂过程中预热7次，累计喷涂60次，预热完成后进行一遍喷涂，每次喷涂结束即进行零部件温度测量，温度为70℃，喷涂粉末的组分按重量百分比计为：铬18.5％、硅0.3％、铁0.7％、其余为镍，其中喷涂粉末的颗粒大小为140目；
(6)清理检查：喷涂完成后，进行喷涂后厚度的测量，测量8点，喷涂前后厚度差值不得小于1.5mm，如涂层厚度小于要求值，可增加喷涂的遍数，以满足涂层厚度要求，检验合格后，拆除零部件所有喷涂保护的喷涂胶带及铝板，然后再用无水无油的压缩空气吹扫所有表面，去除残留的粉末及灰尘；使用手挫沿涂层向金属基体轻微打磨涂层的边缘，打磨完成后，涂层表面严禁高于金属表面，防止后期因碰撞导致涂层破损。
(7)检查：喷涂面呈均匀一致的棕白色，非喷涂表面无涂层，非喷涂表面无灰尘及喷涂粉末残留，保护胶带全部拆除无残留，涂层未起皮、脱壳、破损等；涂层边界清理情况检查：涂层表面不高于金属基体表面，为合格喷涂样品。
实施例二：一种燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层的制备工艺，包括如下步骤：
(1)零件超声清洗：将待热喷涂零部件置于超声波清理机中，分别加入合金除油剂和水作为超声波介质对待热喷涂零部件进行除油除尘处理，超声1次，温度为40℃，超声结束后采用压缩空气吹扫数次后进行烘干处理，在烘箱中设定温度60℃，烘干30min；
(2)喷砂处理：对未喷涂区域进行封边保护，对待喷涂区域采用白刚玉砂进行喷砂处理,采用数控喷砂机，喷砂介质为20目白刚玉砂，喷砂压力为0.4MPa,喷砂角度是75°；
(3)二次超声清理：将喷砂处理后的待热喷涂零件进行超声波二次清洗，除油除尘，压缩空气吹扫后清洗并烘干；
(4)喷涂保护：对非喷涂面采用热喷涂胶带进行防护；
(5)涂层喷涂：喷砂完成后在4小时内完成涂层热喷涂，防止喷砂后表面二次氧化污染，采用等离子喷枪进行涂层粉末的喷涂，采用氩气和氢气为辅助气体，等离子喷枪的送粉针角度为90°，送粉针距离火焰中心距离为6mm，采用双路送粉方式，电流大小为620A，在喷涂过程中预热7次，累计喷涂60次，预热完成后进行一遍喷涂，每次喷涂结束即进行零部件温度测量，温度为100℃，喷涂粉末的组分按重量百分比计为：铬19％、硅0.2％、铁0.5％、其余为镍，其中喷涂粉末的颗粒大小为140-325目；
(6)清理检查：喷涂完成后，进行喷涂后厚度的测量，测量8点，喷涂前后厚度差值不得小于1.5mm，如涂层厚度小于要求值，可增加喷涂的遍数，以满足涂层厚度要求，检验合格后，拆除零部件所有喷涂保护的喷涂胶带及铝板，然后再用无水无油的压缩空气吹扫所有表面，去除残留的粉末及灰尘；使用手挫沿涂层向金属基体轻微打磨涂层的边缘，打磨完成后，涂层表面严禁高于金属表面，防止后期因碰撞导致涂层破损。
(7)检查：喷涂面呈均匀一致的棕白色，非喷涂表面无涂层，非喷涂表面无灰尘及喷涂粉末残留，保护胶带全部拆除无残留，涂层未起皮、脱壳、破损等；涂层边界清理情况检查：涂层表面不高于金属基体表面，为合格喷涂样品。
实施例三：一种燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层的制备工艺，包括如下步骤：
(1)零件超声清洗：将待热喷涂零部件置于超声波清理机中，分别加入合金除油剂和水作为超声波介质对待热喷涂零部件进行除油除尘处理，超声2次，温度为45℃，超声结束后采用压缩空气吹扫数次后进行烘干处理，在烘箱中设定温度65℃，烘干30min；
(2)喷砂处理：对未喷涂区域进行封边保护，对待喷涂区域采用白刚玉砂进行喷砂处理,采用数控喷砂机，喷砂介质为20目白刚玉砂，喷砂压力为0.5MPa,喷砂角度是75°；
(3)二次超声清理：将喷砂处理后的待热喷涂零件进行超声波二次清洗，除油除尘，压缩空气吹扫后清洗并烘干；
(4)喷涂保护：对非喷涂面采用热喷涂胶带进行防护；
(5)涂层喷涂：喷砂完成后在4小时内完成涂层热喷涂，防止喷砂后表面二次氧化污染，采用等离子喷枪进行涂层粉末的喷涂，采用氩气和氢气为辅助气体，等离子喷枪的送粉针角度为90°，送粉针距离火焰中心距离为6mm，采用双路送粉方式，电流大小为630A，在喷涂过程中预热7次，累计喷涂60次，预热完成后进行一遍喷涂，每次喷涂结束即进行零部件温度测量，温度为130℃，喷涂粉末的组分按重量百分比计为：铬20.5％、硅0.5％、铁1％、其余为镍，其中喷涂粉末的颗粒大小为325目；
(6)清理检查：喷涂完成后，进行喷涂后厚度的测量，测量8点，喷涂前后厚度差值不得小于1.5mm，如涂层厚度小于要求值，可增加喷涂的遍数，以满足涂层厚度要求，检验合格后，拆除零部件所有喷涂保护的喷涂胶带及铝板，然后再用无水无油的压缩空气吹扫所有表面，去除残留的粉末及灰尘；使用手挫沿涂层向金属基体轻微打磨涂层的边缘，打磨完成后，涂层表面严禁高于金属表面，防止后期因碰撞导致涂层破损。
(7)检查：喷涂面呈均匀一致的棕白色，非喷涂表面无涂层，非喷涂表面无灰尘及喷涂粉末残留，保护胶带全部拆除无残留，涂层未起皮、脱壳、破损等；涂层边界清理情况检查：涂层表面不高于金属基体表面，为合格喷涂样品。
实施例四，送粉针距离火焰中心距离为5.5mm，双路送粉方式中电流大小为610A,喷涂粉末中各组分含量为：铬18％、硅0.1％、铁0.1％、其余为镍，喷涂颗粒为200目，其余步骤同实施例一。
实施例五：送粉针距离火焰中心距离为6mm,双路送粉方式中电流大小为615，喷涂粉末中各组分的含量为：铬19.5％、硅0.25％、铁0.5％其余为镍，喷涂其余步骤同实施例一。
对比例：采用等离子气相沉积的方式进行涂层制备；
下面将对实施例1-实施例5制备得到的涂层进行检测。其中涂层强度按照HB 5476标准进行测试、涂层抗拉强度按HB 5475标准，对涂层进行抗拉强度测试、按照GB T230.1标准，对涂层进行硬度测试、按照ASTM E2109-01标准，对涂层的孔隙率进行检测，结果如表1所示。
表1镍铬涂层性能参数结果
由表1结果可知，采用本发明的制备方法得到的镍铬涂层，结合强度高，且硬度明显高于对比例，孔隙率小于对比例的孔隙率，这表明采用本发明的制备方法得到的镍铬涂层厚度均匀可控，且涂层结合性好，强度好，具有较好的涂层层抗拉性。
Claims (7)
1.一种燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）零件预处理：将待热喷涂零部件置于超声波清理机中进行表面清理并烘干；
（2） 喷砂处理：对未喷涂区域进行封边保护，对待喷涂区域采用白刚玉砂进行喷砂处理，
（3）二次超声清理：将喷砂处理后的待热喷涂零件进行超声波二次清洗，除油除尘，压缩空气吹扫后清洗并烘干；
（4）喷涂保护：对非喷涂面采用热喷涂胶带进行防护；
（5）涂层喷涂：采用等离子喷枪进行涂层粉末的喷涂，采用氩气和氢气为辅助气体，等离子喷枪的送粉针角度为90°，送粉针距离火焰中心距离为6mm，采用双路送粉方式，电流大小为600-630A；
（6）清理检查：对涂层厚度进行检测，清除待热喷涂零部件表面，并使用手挫进行打磨。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺，其特征在于：所述步骤（1）中喷涂粉末的组分按重量百分比计为：铬 18.5-20.5%、硅≤0.5%、铁≤1%、其余为镍，其中喷涂粉末的颗粒大小为140-325目。
3.根据权利要求1所述的燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺，其特征在于：所述步骤（5）中喷枪净功率为20-25Kw。
4.根据权利要求1所述的燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺，其特征在于：所述氩气流量为60-65nlpm，氢气流量为10-14nlpm。
5.根据权利要求1所述的燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺，其特征在于：所述步骤（5）中的载气流量为2-2.5nlpm。
6.根据权利要求1所述的燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺，其特征在于：所述步骤（1）的预处理中加入合金除油剂和水作为超声波介质对待热喷涂零部件进行除油除尘处理，超声1-2次，温度为35-45℃，超声结束后采用压缩空气吹扫数次后进行烘干处理。
7.根据权利要求1所述的燃气轮机涡轮导向器镍铬涂层制备工艺，其特征在于：所述步骤（5）中在喷涂过程中预热7次，累计喷涂60次，预热完成后进行一遍喷涂，每次喷涂结束即进行零部件温度测量，温度为70-130℃。
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