CN106756741A - 聚苯酯‑铝硅抗吹蚀封严涂层的涂覆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚苯酯‑铝硅抗吹蚀封严涂层方法，通过控制等离子喷涂功率，有效的调节涂层的孔隙率、硬度及涂层中聚苯酯的含量，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。本方法通过上述步骤，最终可以实现孔隙率控制在15％以下；结合强度不小于7MPa；涂层硬度控制在HR15Y 60～75之间；砂粒吹蚀后的质量损失不大于0.03g/min。
Description
技术领域
本发明涉及一种封严涂层的涂覆方法，尤其是一种聚苯酯-铝硅抗吹蚀封严涂层的涂覆方法。
背景技术
航空发动机在运转过程中的气路密封性对发动机的效率有极大的影响，而金属与金属之间很难达到高的气密性，因此在发动机的设计过程中，采用了可磨耗封严涂层，使发动机在运行过程中能形成理想的径向气流间隙，获得最大压差，从而提高发动机功率，降低能耗，简化气路密封结构设计，延长使用寿命。目前，没有成熟的方法，不能保证孔隙率控制在15％(含聚酯)以下，结合强度不小于7MPa，涂层硬度控制在HR15Y 60～75之间，经砂粒吹蚀后的质量损失不大于0.03g/min，同时具有较好的热老化性和热震性，可以满足发动机气流较大部位应用的封严涂层。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚苯酯-铝硅抗吹蚀封严涂层的涂覆方法，并可使聚苯酯-铝硅涂层的孔隙率控制在15％(含聚酯)以下，结合强度不小于7MPa，涂层硬度控制在HR15Y 60～75之间，经砂粒吹蚀后的质量损失不大于0.03g/min，同时具有较好的热老化性和热震性。本发明的技术方案为：
(1)对零件表面进行净化处理，采用汽油或丙酮对零件喷涂表面进行清洗除油；若有污物渗入铸件的疏松、针孔缺陷中，应将零件放入70～90℃的烘箱中烘干1～2h后，再用汽油或丙酮清洗，此过程可反复进行，至不再有油污渗出为止；
(2)用耐高温胶带、薄金属片或专用保护工装保护好非喷涂表面；
(3)对喷涂表面进行喷砂处理，采用24目棕刚玉或白刚玉砂，喷砂压力0.2～0.6MPa，喷砂距离100～300mm，角度为45～80°；
(4)喷砂后去除喷砂保护，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)采用耐高温胶带、薄金属片或专用夹具对非喷涂表面进行保护；
(6)将零件应放置在转台上，转速为80～100rpm/min，除钛合金、铝合金和镁合金材料以外的零件应进行预热，预热温度为50℃～120℃；
(7)采用重量比为1:4、粉末粒度为-90+53μm的铝、镍混合粉进行底层喷涂，喷涂参数如下：
送粉量：35％RPM
氩气压力：75±5Psi
氩气流量：90±5SCFH
辅气压力：50±5Psi
辅气流量：5～15SCFH
送粉气压力：3.2±0.2bar
送粉气流量：8±0.5
电流：495±5A
电压：68±2V
喷涂距离：100～150mm
转台转速：80～100rpm/min
喷涂角度：45～90°
送粉方式：垂直送粉
喷涂厚度：0.05～0.20mm
喷涂过程中零件采用压缩空气冷却，控制基体温度钢、铸铁和耐热合金零件的表面温度不超过150℃，铝合金、镁合金和钛合金零件的表面温度不超过120℃；
(8)采用重量比为3:10:12、粉末粒度为-125+11μm的铝、硅、聚苯酯混合粉进行面层喷涂，喷涂参数如下：
送粉量：60％RPM
氩气压力：75±5Psi
氩气流量：180±5SCFH
辅气压力：50±5Psi
辅气流量：5～15SCFH
送粉气压力：3.6±0.2bar
送粉气流量：9±0.5
电流：495±5A
电压：68±2V
喷涂距离：90±15mm
转台转速：80～100rpm/min
喷涂角度：45～90°
送粉方式：垂直送粉
喷涂厚度：不超过图样规定厚度的1.5倍
喷涂过程中零件采用压缩空气冷却，控制基体温度钢、铸铁和耐热合金零件的表面温度不超过150℃，铝合金、镁合金和钛合金零件的表面温度不超过120℃；
(9)拆卸夹具，清理零件；
(10)最终检验。
所述的喷砂前应对与零件相同材料的试片进行喷砂处理，喷砂后的粗糙度要求为：铸铁和钢Ra≥4，镍基和钴基合金Ra≥4，钛合金Ra≥4，铝合金和镁合金Ra≥7，若试片喷砂后表面粗糙度不符合要求，则更换新砂后对零件进行喷砂。
所述的预热过程采用不送粉的喷枪进行预热，预热时，加热应缓慢、均匀，防止局部过热。
由于聚苯酯-铝硅抗吹蚀涂层为双涂层结构，底层为镍铝涂层，面层为聚苯酯-铝硅涂层。聚苯酯-铝硅由一定比例的铝金属相和具有减摩作用的软质聚苯酯两种材料复合而成。具有高致密性、低硬度、抗吹蚀的特点，既能保证涂层具有可磨耗封严能力，同时又有较强的抗吹蚀能力，而且还不会磨伤配合件。
本发明采用的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的孔隙率、硬度及涂层中聚苯酯的含量；通过对铸件的反复清洗及烘干，可以更有效的除去铸件微孔中的油污；通过对喷砂后试片粗糙度的检测控制，可以更好的保证零件喷涂前的表面粗糙度，以确保涂层与基体达到更好的结合；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。本方法通过上述步骤，最终可以实现孔隙率控制在15％(含聚酯)以下；结合强度不小于7MPa；涂层硬度控制在HR15Y60～75之间；砂粒吹蚀后的质量损失不大于0.03g/min；300℃，300h热老化试验后涂层无任何粉化、裂纹和剥落，结合强度不小于4MPa；-40～300℃条件下，经15个循环的热震试验后涂层无分离、裂纹、起皮、剥落等缺陷。
具体实施方式
聚苯酯-铝硅抗吹蚀封严涂层的涂覆方法包括以下步骤：
(1)对零件表面进行净化处理，采用汽油或丙酮对零件喷涂表面进行清洗除油；若有污物渗入铸件的疏松、针孔缺陷中，应将零件放入70～90℃的烘箱中烘干1～2h后，再用汽油或丙酮清洗，此过程可反复进行，至不再有油污渗出为止；
(2)用耐高温胶带、薄金属片或专用保护工装保护好非喷涂表面；
(3)对喷涂表面进行喷砂处理，采用24目棕刚玉或白刚玉砂，喷砂压力0.2～0.6MPa，喷砂距离100～300mm，角度为45～80°；
(4)喷砂后去除喷砂保护，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)采用耐高温胶带、薄金属片或专用夹具对非喷涂表面进行保护；
(6)将零件应放置在转台上，转速为80～100rpm/min，除钛合金、铝合金和镁合金材料以外的零件应进行预热，预热温度为50℃～120℃；
(7)采用重量比为1:4、粉末粒度为-90+53μm的铝、镍混合粉进行底层喷涂，喷涂参数如下：
送粉量：35％RPM
氩气压力：75±5Psi
氩气流量：90±5SCFH
辅气压力：50±5Psi
辅气流量：5～15SCFH
送粉气压力：3.2±0.2bar
送粉气流量：8±0.5
电流：495±5A
电压：68±2V
喷涂距离：100～150mm
转台转速：80～100rpm/min
喷涂角度：45～90°
送粉方式：垂直送粉
喷涂厚度：0.05～0.20mm
喷涂过程中零件采用压缩空气冷却，控制基体温度钢、铸铁和耐热合金零件的表面温度不超过150℃，铝合金、镁合金和钛合金零件的表面温度不超过120℃；
(8)采用重量比为3:10:12、粉末粒度为-125+11μm的铝、硅、聚苯酯混合粉进行面层喷涂，喷涂参数如下：
送粉量：60％RPM
氩气压力：75±5Psi
氩气流量：180±5SCFH
辅气压力：50±5Psi
辅气流量：5～15SCFH
送粉气压力：3.6±0.2bar
送粉气流量：9±0.5
电流：495±5A
电压：68±2V
喷涂距离：90±15mm
转台转速：80～100rpm/min
喷涂角度：45～90°
送粉方式：垂直送粉
喷涂厚度：不超过图样规定厚度的1.5倍
喷涂过程中零件采用压缩空气冷却，控制基体温度钢、铸铁和耐热合金零件的表面温度不超过150℃，铝合金、镁合金和钛合金零件的表面温度不超过120℃；
(9)拆卸夹具，清理零件；
(10)最终检验。
所述的喷砂前应对与零件相同材料的试片进行喷砂处理，喷砂后的粗糙度要求为：铸铁和钢Ra≥4，镍基和钴基合金Ra≥4，钛合金Ra≥4，铝合金和镁合金Ra≥7，若试片喷砂后表面粗糙度不符合要求，则更换新砂后对零件进行喷砂。
所述的预热过程采用不送粉的喷枪进行预热，预热时，加热应缓慢、均匀，防止局部过热。
实施例
航空发动机上引气机匣(材料为铸造铝合金)，其配合表面需要等离子喷涂聚苯酯-铝硅抗吹蚀封严涂层，要求涂层厚度为1.0mm，且涂层孔隙率控制在15％(含聚酯)以下；结合强度不小于7MPa；涂层硬度控制在HR15Y 60～75之间；砂粒吹蚀后的质量损失不大于0.03g/min。
其具体实施过程如下：
(1)对零件表面进行净化处理，采用汽油对零件喷涂表面进行清洗除油，除油后放入80℃的烘箱中烘干1.5h，然后再用汽油进行清洗，此过程反复进行3次后不再有油污渗出；
(2)用专用保护工装保护好非喷涂表面；
(3)对喷涂表面进行喷砂处理，采用24目白刚玉砂，喷砂压力0.3MPa，喷砂距离150mm，角度为45～60°。喷砂前对铝合金试片进行喷砂处理，喷砂后的粗糙度为Ra7.8；
(4)喷砂后去除喷砂保护工装，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)采用耐高温胶带和专用保护工装对非喷涂表面进行保护；
(6)将零件放置在转台上，转速为90rpm/min；
(7)采用重量比为1:4、粉末粒度为-90+53μm的铝、镍混合粉进行底层喷涂，喷涂参数如下：
送粉量：35％RPM
氩气压力：75Psi
氩气流量：90SCFH
辅气压力：50Psi
辅气流量：8SCFH
送粉气压力：3.2bar
送粉气流量：8
电流：495A
电压：68V
喷涂距离：130mm
转台转速：90rpm/min
喷涂角度：45～60°
送粉方式：垂直送粉
喷涂厚度：0.10～0.12mm
喷涂过程中零件采用压缩空气冷却，基体温度60～80℃；
(8)采用重量比为3:10:12、粉末粒度为-125+11μm的铝、硅、聚苯酯混合粉进行面层喷涂，喷涂参数如下：
送粉量：60％RPM
氩气压力：75Psi
氩气流量：180SCFH，
辅气压力：50Psi
辅气流量：9SCFH
送粉气压力：3.6bar
送粉气流量：9
电流：495A
电压：68V
喷涂距离：100mm
转台转速：90rpm/min
喷涂角度：45～60°
送粉方式：垂直送粉
喷涂厚度：1.3～1.5mm
喷涂过程中零件采用压缩空气冷却，基体温度60～80℃；
(9)拆卸夹具，清理零件；
(10)最终检验：
聚苯酯-铝硅涂层的孔隙率为10％(含聚酯)；结合强度12.1MPa；涂层硬度为HR15Y71.5；经砂粒吹蚀后的质量损失为0.02g/min；300℃，300h热老化试验后涂层无任何粉化、裂纹和剥落，结合强度7.9MPa；条件下，经15个循环的热震试验后涂层无分离、裂纹、起皮、剥落等缺陷。
最终结论：合格。
Claims (3)
1.一种聚苯酯-铝硅抗吹蚀封严涂层的涂覆方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)对零件表面进行净化处理，采用汽油或丙酮对零件喷涂表面进行清洗除油；若有污物渗入铸件的疏松、针孔缺陷中，应将零件放入70～90℃的烘箱中烘干1～2h后，再用汽油或丙酮清洗，此过程可反复进行，至不再有油污渗出为止；
(2)用耐高温胶带、薄金属片或专用保护工装保护好非喷涂表面；
(3)对喷涂表面进行喷砂处理，采用24目棕刚玉或白刚玉砂，喷砂压力0.2～0.6MPa，喷砂距离100～300mm，角度为45～80°；
(4)喷砂后去除喷砂保护，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)采用耐高温胶带、薄金属片或专用夹具对非喷涂表面进行保护；
(6)将零件应放置在转台上，转速为80～100rpm/min，除钛合金、铝合金和镁合金材料以外的零件应进行预热，预热温度为50℃～120℃；
(7)采用重量比为1:4、粉末粒度为-90+53μm的铝、镍混合粉进行底层喷涂，喷涂参数如下：
送粉量：35％RPM
氩气压力：75±5Psi
氩气流量：90±5SCFH
辅气压力：50±5Psi
辅气流量：5～15SCFH
送粉气压力：3.2±0.2bar
送粉气流量：8±0.5
电流：495±5A
电压：68±2V
喷涂距离：100～150mm
转台转速：80～100rpm/min
喷涂角度：45～90°
送粉方式：垂直送粉
喷涂厚度：0.05～0.20mm
喷涂过程中零件采用压缩空气冷却，控制基体温度钢、铸铁和耐热合金零件的表面温度不超过150℃，铝合金、镁合金和钛合金零件的表面温度不超过120℃；
(8)采用重量比为3:10:12、粉末粒度为-125+11μm的铝、硅、聚苯酯混合粉进行面层喷涂，喷涂参数如下：
送粉量：60％RPM
氩气压力：75±5Psi
氩气流量：180±5SCFH
辅气压力：50±5Psi
辅气流量：5～15SCFH
送粉气压力：3.6±0.2bar
送粉气流量：9±0.5
电流：495±5A
电压：68±2V
喷涂距离：90±15mm
转台转速：80～100rpm/min
喷涂角度：45～90°
送粉方式：垂直送粉
喷涂厚度：不超过图样规定厚度的1.5倍
喷涂过程中零件采用压缩空气冷却，控制基体温度钢、铸铁和耐热合金零件的表面温度不超过150℃，铝合金、镁合金和钛合金零件的表面温度不超过120℃；
(9)拆卸夹具，清理零件；
(10)最终检验。
2.如权利要求1所述的一种聚苯酯-铝硅抗吹蚀封严涂层的涂覆方法，其特征在于，所述的喷砂前应对与零件相同材料的试片进行喷砂处理，喷砂后的粗糙度要求为：铸铁和钢Ra≥4，镍基和钴基合金Ra≥4，钛合金Ra≥4，铝合金和镁合金Ra≥7，若试片喷砂后表面粗糙度不符合要求，则更换新砂后对零件进行喷砂。
3.如权利要求1所述的一种聚苯酯-铝硅抗吹蚀封严涂层的涂覆方法，其特征在于，所述的预热过程采用不送粉的喷枪进行预热，预热时，加热应缓慢、均匀，防止局部过热。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170531 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |