CN103586191A - 一种喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，通过控制等离子喷涂功率，控制喷涂粉末在飞行中的受热过程，可以有效的调节涂层中Al2O3的含量和聚苯脂的含量；同时，通过压缩空气冷却系统可使喷涂过程中分散热量，防止局部过热。通过本发明进行的喷涂，可以保证聚苯酯铝青铜涂层的含聚酯孔隙率控制在15%～35%之间，氧化物范围≤4%，同时达到“三防”要达到霉菌实验为0级，盐雾实验耐96h，湿热实验耐10d，并且其力学性能达到19MPa以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷涂方法，尤其是一种喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法。
背景技术
航空发动机零部件工作条件恶劣，其零部件由于常年经受震动，易造成对接零件磨损。其中微动磨损是航空发动机中较突出的一种磨损破坏，它产生在两个有一定正压力作用并有极微小的相对运动的金属表面。目前，现有航空产品一般使用化学镀镍或电镀镍技术提高零件的耐磨损性能，镍层虽然耐磨，但由于其硬度高，耐磨性强，容易磨伤化学镀镍层的配合零件。聚苯酯铝青铜涂层属于金属基固体减摩复合材料，其涂层由一定比例的金属相铝青铜和具有减摩作用的固体润滑剂聚苯酯两种材料复合而成，如成分为95%的聚苯酯加5%的铝青铜。在聚苯酯铝青铜涂层微动磨损过程中，可以不断的析出固体润滑剂聚苯酯，既能保证涂层具有减磨、抗粘着能力，同时不磨损对接零件。在航空产品中,对聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的要求较高,包括可使聚苯酯铝青铜涂层的含聚酯孔隙率控制在15%～35%之间，氧化物范围≤4%，同时“三防”水平要达到霉菌实验为0级，盐雾实验耐96h，湿热实验耐10d，并且其力学性能达到19MPa以上，目前国内现有的喷涂方法无法满足上述要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种等离子喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的工艺方法，并可使聚苯酯铝青铜涂层的含聚酯孔隙率控制在15%～35%之间，氧化物范围≤4%，同时达到“三防”要达到霉菌实验为0级，盐雾实验耐96h，湿热实验耐10d，并且其力学性能达到19MPa以上。
本发明的技术方案为，所述的喷涂方法包括以下步骤：
（1）除油：对零件表面进行净化处理，采用丙酮或酒精对零件的待喷涂表面进行擦洗，将表面的油污除去；
（2）防护：采用保护装置将零件的非喷涂表面进行防护；
（3）喷砂：采用24目棕刚玉或白刚玉砂，喷砂压力为0.2～0.6MPa，喷涂距离100～300mm，喷枪与喷涂表面的水平线之间的角度为45～80°，对喷涂表面进行喷砂处理，对于钢件和钛合金零件，喷涂表面吹砂至Ra≥4，对于镁合金和铝合金零件，喷涂表面吹砂至Ra≥7；
（4）清洁：喷砂后去除保护装置，用洁净干燥的压缩空气将粘附在工件表面的碎砂及浮灰吹净；
（5）防护：采用保护装置将零件的非喷涂表面进行防护；
（6）预热：将零件通过加温设备进行预热，预热至50～120℃，然后将零件取出；
（7）喷涂：将零件应放置在转台上，采用喷涂设备进行喷涂，喷涂参数为：
转台的转速 1.5～2周/秒
喷枪与喷涂面角度 45～135°
送粉量 25±2%
氩气压力 75±5Psi
氩气流量 100～110SCFH
辅气压力 50±5Psi
辅气流量 5～15SCFH
送粉气压力 2.4±0.2bar
送粉气流量 5～6SCFH
电流 500±5A
电压 55±5V
喷涂距离 110±10mm
喷涂至涂层厚度在0.10～0.20mm后，停止喷涂，在整个喷涂过程中零件采用洁净干燥的压缩空气冷却，喷涂完毕后待零件冷却至室温，停止冷却；然后将零件从转台上卸下；
（8）清理：采用洁净干燥的压缩空气清理零件表面多余喷涂粉尘，去除零件表面的保护装置；
（9）封孔：采用封孔剂对涂层后的缩孔进行封孔；
（10）最终检验。
以上步骤中，所述的保护装置为耐高温胶带、薄金属片或根据零件形状设计的可将非喷涂表面进行防护的专用工装；喷涂时的角度最好为90°，采用的喷涂物质为聚苯酯铝青铜粉末，其成分为95%的聚苯酯+5%的铝青铜；采用的喷涂设备为美国的Metco9M等离子喷涂设备，所述的封孔剂为有机聚苯酯类封孔剂，如dichtol-WFT-#1532常温封孔剂，预热时，可采用喷枪直接预热，在喷涂时，可采用机械手夹持喷涂，送粉方式采用倾斜送粉方式。
本发明具有的优点效果：采用本工艺方法可以通过控制等离子喷涂功率，控制喷涂粉末在飞行中的受热过程，可以有效的调节涂层中Al2O3的含量和聚苯脂的含量；同时，通过压缩空气冷却系统可使喷涂过程中分散热量，防止局部过热。通过本发明进行的喷涂，可以保证聚苯酯铝青铜涂层的含聚酯孔隙率控制在15%～35%之间，氧化物范围≤4%，同时达到“三防”要达到霉菌实验为0级，盐雾实验耐96h，湿热实验耐10d，并且其力学性能达到19MPa以上。
具体实施方式
喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法包括以下步骤：
（1）除油：对零件表面进行净化处理，采用丙酮或酒精对零件的待喷涂表面进行擦洗，将表面的油污除去；
（2）防护：采用保护装置将零件的非喷涂表面进行防护；
（3）喷砂：采用24目棕刚玉或白刚玉砂，喷砂压力为0.2～0.6MPa，喷涂距离100～300mm，喷枪与喷涂表面的水平线之间的角度为45～80°，对喷涂表面进行喷砂处理，对于钢件和钛合金零件，喷涂表面吹砂至Ra≥4，对于镁合金和铝合金零件，喷涂表面吹砂至Ra≥7；
（4）清洁：喷砂后去除保护装置，用洁净干燥的压缩空气将粘附在工件表面的碎砂及浮灰吹净；
（5）防护：采用保护装置将零件的非喷涂表面进行防护；
（6）预热：将零件通过加温设备进行预热，预热至50～120℃，然后将零件取出；
（7）喷涂：将零件应放置在转台上，采用喷涂设备进行喷涂，喷涂参数为：
转台的转速 1.5～2周/秒
喷枪与喷涂面角度 45～135°
送粉量 25±2%
氩气压力 75±5Psi
氩气流量 100～110SCFH
辅气压力 50±5Psi
辅气流量 5～15SCFH
送粉气压力 2.4±0.2bar
送粉气流量 5～6SCFH
电流 500±5A
电压 55±5V
喷涂距离 110±10mm
喷涂至涂层厚度在0.10～0.20mm后，停止喷涂，在整个喷涂过程中零件采用洁净干燥的压缩空气冷却，喷涂完毕后待零件冷却至室温，停止冷却；然后将零件从转台上卸下；
（8）清理：采用洁净干燥的压缩空气清理零件表面多余喷涂粉尘，去除零件表面的保护装置；
（9）封孔：采用封孔剂对涂层后的缩孔进行封孔；
（10）最终检验。
以上步骤中，所述的保护装置为耐高温胶带、薄金属片或根据零件形状设计的可将非喷涂表面进行防护的专用工装；喷涂时的角度最好为90°，采用的喷涂物质为聚苯酯铝青铜粉末，其成分为95%的聚苯酯+5%的铝青铜；采用的喷涂设备为美国的Metco9M等离子喷涂设备，所述的封孔剂为有机聚苯酯类封孔剂，如dichtol-WFT-#1532常温封孔剂，预热时，可采用喷枪直接预热，在喷涂时，可采用机械手夹持喷涂，送粉方式采用倾斜送粉方式。
实施例一
某直升机传动系统上定位半环，其配合表面需要等离子喷涂聚苯酯铝青铜耐微动磨损涂层。要求：聚苯酯铝青铜涂层的含聚酯孔隙率控制在15%～35%之间，氧化物范围≤4%，同时达到“三防”要达到霉菌实验为0级，盐雾实验耐96h，湿热实验耐10d，并且其力学性能达到19MPa以上。
对定位半环进行喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的实施步骤为：
（1）采用丙酮对零件喷涂表面进行除油擦洗，将喷涂表面的油污去除干净；
（2）采用耐高温胶带将零件的非喷涂表面进行防护；
（3）采用24目棕刚玉或白刚玉砂，喷砂压力0.4MPa，喷涂距离150mm，角度为45°，对喷涂表面进行喷砂处理，该零件为钢件，吹砂至Ra=5.6；
（4）喷砂后去除保护胶带，用洁净干燥的压缩空气将粘附在工件表面的碎砂及浮灰吹净；
（5）防护：采用保护工装将零件的非喷涂表面进行防护，该工装根据定位半环设计，可以将定位半环上的非喷涂表面进行防护；
（6）将工件预热至温度60℃，去除湿气；
（7）喷涂：将零件应放置在转台上，采用喷涂设备进行喷涂，喷涂参数为：
转台的转速 1.5周/秒
喷涂角度 80°
送粉量 25%
氩气压力 75Psi
氩气流量 105SCFH
辅气压力 50Psi
辅气流量 10SCFH
送粉气压力 2.4bar
送粉气流量 6SCFH
电流 500A
电压 55V
喷涂距离 110mm
喷涂至涂层厚度在0.19mm后，停止喷涂；在整个喷涂过程中零件采用干燥的压缩空气冷却，喷涂完毕后待零件冷却至室温，关闭冷却；然后将零件从转台上卸下；
（8）清理：采用干燥的压缩空气清理零件表面喷涂粉尘，去除保护工装；
（9）封孔：采用dichtol-WFT-#1532常温封孔剂对涂层后的缩孔进行刷涂封孔；
（10）最终检验。
零件喷涂后聚苯酯铝青铜涂层的含聚酯孔隙率为17%，氧化物为2.8%，涂层结合强度为30.4MPa，霉菌实验28d，测试等级为0级，盐雾实验96h无腐蚀，湿热实验10d无腐蚀，达到了“三防”的技术要求，零件合格。
Claims (9)
1.一种喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：
（1）除油：对零件表面进行净化处理，采用丙酮或酒精对零件的待喷涂表面进行擦洗，将表面的油污除去；
（2）防护：采用保护装置将零件的非喷涂表面进行防护；
（3）喷砂：采用24目棕刚玉或白刚玉砂，喷砂压力为0.2～0.6MPa，喷涂距离100～300mm，喷枪与喷涂表面的水平线之间的角度为45～80°，对喷涂表面进行喷砂处理，对于钢件和钛合金零件，喷涂表面吹砂至Ra≥4，对于镁合金和铝合金零件，喷涂表面吹砂至Ra≥7；
（4）清洁：喷砂后去除保护装置，用洁净干燥的压缩空气将粘附在工件表面的碎砂及浮灰吹净；
（5）防护：采用保护装置将零件的非喷涂表面进行防护；
（6）预热：将零件通过加温设备进行预热，预热至50～120℃，然后将零件取出；
（7）喷涂：将零件应放置在转台上，采用喷涂设备进行喷涂，喷涂参数为：
转台的转速 1.5～2周/秒
喷枪与喷涂面角度 45～135°
送粉量 25±2%
氩气压力 75±5Psi
氩气流量 100～110SCFH
辅气压力 50±5Psi
辅气流量 5～15SCFH
送粉气压力 2.4±0.2bar
送粉气流量 5～6SCFH
电流 500±5A
电压 55±5V
喷涂距离 110±10mm
喷涂至涂层厚度在0.10～0.20mm后，停止喷涂，在整个喷涂过程中零件采用洁净干燥的压缩空气冷却，喷涂完毕后待零件冷却至室温，停止冷却；然后将零件从转台上卸下；
（8）清理：采用洁净干燥的压缩空气清理零件表面多余喷涂粉尘，去除零件表面的保护装置；
（9）封孔：采用封孔剂对涂层后的缩孔进行封孔；
（10）最终检验。
2.如权利要求1所述的喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，其特征是，所述的保护装置为耐高温胶带、薄金属片或根据零件形状设计的可将非喷涂表面进行防护的专用工装。
3.如权利要求1所述的喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，其特征是，所述的喷涂时的角度最好为90°。
4.如权利要求1所述的喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，其特征是，所述的喷涂设备为美国的Metco9M等离子喷涂设备。
5.如权利要求1所述的喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，其特征是，所述的封孔剂为有机聚苯酯类封孔剂。
6.如权利要求5所述的喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，其特征是，所述的封孔剂为dichtol-WFT-#1532常温封孔剂。
7.如权利要求1所述的喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，其特征是，在喷涂时，可采用机械手夹持喷涂。
8.如权利要求1所述的喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，其特征是，在喷涂时，送粉方式采用倾斜送粉方式。
9.如权利要求1所述的喷涂聚苯酯铝青铜抗微动磨损涂层的方法，其特征是，预热时，可采用喷枪直接预热。
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