CN106498335B - 一种热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺，包括：将热端部件火焰筒的待喷涂部位进行有机溶剂除油；采用保护夹具或高温压敏胶带保护除油后的热端部件火焰筒的非喷涂部位，并对喷涂部位进行吹砂操作，控制粗糙度在2.5~6.0μm；采用支撑夹具对吹砂后的热端部件火焰筒进行装夹，对喷涂部位依次进行等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层和等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层操作。采用本发明在热端部件火焰筒表面形成的功能性涂层具备优良的抗热冲击性能、隔热性能（可提高基体使用温度30~50℃），并且与零件基体结合良好，抗腐蚀性能优良，工艺过程简单，具备推广至其它转接零件上防护的前景。
Description
技术领域
本发明涉及热端部件火焰筒的表面防护技术，具体涉及一种热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺。
背景技术
燃气轮机热端部件火焰筒在使用过程中，由于燃油喷嘴喷出的焰流具高温、冲击及腐蚀作用，容易对热端部件造成损坏，因此往往在热端部件火焰筒喷嘴表面及周围形成一层高温涂层，但现有喷涂工艺方法制备的涂层往往存在抗热冲击性能差、结合强度低问题，对火焰筒的使用寿命以及工业大生产造成较大影响；且针对火焰筒复杂型腔没有合适的保护方法，在涂层制备过程中易导致零部件型腔内有多余物进入无法完全清理干净；另外，该类零部件一般皆为薄壁件，在自动化喷涂过程中装夹易变形。因此，需要开发一种新的热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺，可以有效延长热端部件在900~1050℃的工作寿命。本发明的技术方案为：
一种热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺，包括：将热端部件火焰筒的待喷涂部位进行有机溶剂除油；采用保护夹具或高温压敏胶带保护除油后的热端部件火焰筒的非喷涂部位，并对喷涂部位进行吹砂操作，控制粗糙度在2.5~6.0μm；采用支撑夹具对吹砂后的热端部件火焰筒进行装夹，对喷涂部位依次进行等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层和等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层操作。
上述工艺中，所述有机溶剂包括酮类、醇类有机溶剂。
上述工艺中，所述吹砂和所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层操作之间的间隔时间不超过2h。
上述工艺中，所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层和等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层之间的间隔时间不超过2h。
上述工艺中，所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层的工艺条件为：氩气流量50~55nlpm，氢气流量14~15nlpm，送粉速率15~20g/min，喷涂距离100~130mm，喷涂角度60°~80°。
上述工艺中，所述等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层的工艺条件为：氩气流量45~50nlpm，氢气流量16~17nlpm，送粉速率30~35g/min，喷涂距离100~130mm，喷涂角度60°~80°。
本发明的有益效果为：采用本发明在热端部件火焰筒表面形成的功能性涂层具备优良的抗热冲击性能、隔热性能（可提高基体使用温度30~50℃），并且与零件基体结合良好，抗腐蚀性能优良，工艺过程简单，具备推广至其它转接零件上防护的前景。
附图说明
图1为本发明的热端部件火焰筒的结构示意图。
图2为本发明实施例1的保护夹具的一种结构示意图；（2-1）为保护夹具的平面结构示意图，（2-2）为保护夹具的组装示意图，其中1-螺栓，2-螺母，3-金属垫片，4-橡胶垫片。
图3为本发明实施例1的支撑夹具的一种结构示意图，其中5-支撑夹具，6-螺栓安装孔。
图4为本发明实施例1的支撑夹具对吹砂后的热端部件火焰筒进行装夹的结构示意图，（4-1）为支撑夹具固定在等离子喷涂设备的旋转圆台上的结构示意图，（4-2）为支撑夹具对吹砂后的热端部件火焰筒进行装夹的结构示意图，凸起部分卡住火焰筒的底部外沿，其中5-支撑夹具，7-螺栓，8-火焰筒，9-等离子喷涂设备的旋转圆台。
具体实施方式
本发明实施所采用的等离子喷涂设备型号为Unicoat。
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
一种热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺，所述热端部件火焰筒的结构如图1所示，制备工艺包括：将热端部件火焰筒的待喷涂部位用丙酮除油；采用如图2所示的保护夹具保护除油后的热端部件火焰筒的非喷涂部位，图1中标出非喷涂部位为圆孔部分，所述保护夹具包括与所述圆孔部分孔径相同的螺栓1和与所述螺栓相配套的螺母2，其结构如图2所示，将螺栓1依次套入用于密封的金属垫片3和橡胶垫片4后插入火焰筒的圆孔部分，然后再套入一层金属垫片3，拧紧螺母后即完成对非喷涂部位的保护，对喷涂部位进行吹砂操作，控制粗糙度在2.5~6.0μm；采用如图3所示的截面为T字形的支撑夹具对吹砂后的热端部件火焰筒进行装夹，在装夹火焰筒前先将3个相同的支撑夹具按照倒T形在等离子喷涂设备的圆台上放置，并且3个支撑夹具的T字头以圆心为准彼此形成120°的夹角，具有螺栓安装孔的一端位于圆台边缘，利用螺栓将3个支撑夹具固定在等离子喷涂设备的圆台上（如图（4-1）所示），再利用3个支撑夹具的凸起部分卡住火焰筒的底部外沿（如图（4-2）所示），对喷涂部位依次进行等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层（合金粉末的型号为KF-113）和等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层（氧化锆复合粉末的型号为METCO 202NS）操作。
上述工艺中，所述吹砂和所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层操作之间的间隔时间不超过2h。
上述工艺中，所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层和等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层之间的间隔时间不超过2h。
上述工艺中，所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层的工艺条件为：氩气流量50nlpm，氢气流量14nlpm，送粉速率15g/min，喷涂距离120mm，喷涂角度80°。
上述工艺中，所述等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层的工艺条件为：氩气流量45nlpm，氢气流量16nlpm，送粉速率30g/min，喷涂距离100mm，喷涂角度80°。
实施例2
一种热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺，所述热端部件火焰筒的结构如图1所示，制备工艺包括：将热端部件火焰筒的待喷涂部位用丙酮除油；采用与实施例1相同的保护夹具保护除油后的热端部件火焰筒的非喷涂部位，对喷涂部位进行吹砂操作，控制粗糙度在2.5~6.0μm；采用与实施例1相同的支撑夹具对吹砂后的热端部件火焰筒进行装夹，对喷涂部位依次进行等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层（合金粉末的型号为KF-113）和等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层（氧化锆复合粉末的型号为METCO202NS）操作。
上述工艺中，所述吹砂和所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层操作之间的间隔时间不超过2h。
上述工艺中，所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层和等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层之间的间隔时间不超过2h。
上述工艺中，所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层的工艺条件为：氩气流量55nlpm，氢气流量15nlpm，送粉速率20g/min，喷涂距离120mm，喷涂角度80°。
上述工艺中，所述等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层的工艺条件为：氩气流量50nlpm，氢气流量17nlpm，送粉速率35g/min，喷涂距离100mm，喷涂角度80°。
Claims (2)
1.一种热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺，其特征在于包括：将热端部件火焰筒的待喷涂部位进行有机溶剂除油；采用保护夹具保护除油后的热端部件火焰筒的非喷涂部位，并对喷涂部位进行吹砂操作，控制粗糙度在2.5~6.0μm；采用支撑夹具对吹砂后的热端部件火焰筒进行装夹，对喷涂部位依次进行等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层和等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层操作；其中：
所述保护夹具由螺栓、螺母和用于密封的金属垫片及橡胶垫片组成；
所述吹砂和所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层操作之间的间隔时间不超过2h；
所述支撑夹具的截面为T字形，并且T字头一端开有螺栓安装孔；装夹火焰筒前，先将3个相同的所述支撑夹具按照倒T形在等离子喷涂设备的圆台上放置，并且3个支撑夹具的T字头以圆心为准彼此形成120°的夹角，具有螺栓安装孔的一端位于圆台边缘，利用螺栓将3个支撑夹具固定在等离子喷涂设备的圆台上，再利用3个支撑夹具的凸起部分卡住火焰筒的底部外沿，即完成装夹过程；
所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层的工艺条件为：氩气流量50~55nlpm，氢气流量14~15nlpm，送粉速率15~20g/min，喷涂距离100~130mm，喷涂角度60°~80°，所述的合金粉末的型号为KF-113；
所述等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层的工艺条件为：氩气流量45~50nlpm，氢气流量16~17nlpm，送粉速率30~35g/min，喷涂距离100~130mm，喷涂角度60°~80°，所述的氧化锆复合粉末的型号为METCO 202NS；
所述等离子喷涂镍钴铬铝钇合金粉末底层和等离子喷涂20%氧化钇稳定的氧化锆复合粉末面层之间的间隔时间不超过2h。
2.根据权利要求1所述的一种热端部件火焰筒用高温涂层的制备工艺，其特征在于所述有机溶剂为丙酮。
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