CN106975742A - 一种航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于耐磨涂层材料技术领域，尤其涉及一种航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末，还涉及一种制备上述喷涂粉末的方法。喷涂粉末的构成组分及重量百分比分别为：铬：20％～30％；镍：7％～15％；钨：5％～12％；碳：0.1％～1％；钴：45％～65％；上述喷涂粉末的颗粒度范围为5μm～45μm；使用该喷涂粉末得到的涂层适用于在高温下工作，具有优良的抗磨粒磨损、硬面磨损、微动磨损和颗粒冲蚀磨损性能；喷涂后粘接强度高，不易脱落；喷涂后涂层质地均一，表面平滑，无分层和裂纹现象；同时该材料中钴含量决定了涂层是一种极好的抗氧化涂层；此外，该粉末涂料还具有较好的涂层磨削和抛光性能以及较高的涂层硬度，可广泛推广应用于发动机零件的应用中。
Description
技术领域
本发明属于耐磨涂层材料技术领域，尤其涉及一种航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末，还涉及一种制备上述喷涂粉末的方法。
背景技术
航空发动机涡轮以及燃烧室的一些零件表面，由于高温、腐蚀、摩擦和磨损会导致机械零件的损耗，缩短零件的使用寿命。因此，必须提高航空发动机零件的耐磨性能、抗氧化性能和耐腐蚀性能，以适应其在高温、高负荷等恶劣的环境下长时间工作，解决金属零件的磨损、腐蚀等问题，延长金属零件的使用寿命。
我国20世纪六、七十年代出现了以焊枪为工具，将熔融金属涂覆到金属表面的简单工艺。随着喷涂技术的发展，等离子喷涂技术得到了广泛的应用。等离子喷涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将金属、合金等粉末喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面涂层的方法。
现有的用于等离子喷涂的超细粉末涂料存在粘接不牢固、易出现裂纹及分层现象、磨削及抛光性能差等缺陷，因此需要研发设计一种新的适用于航空发动机耐磨零件的喷涂粉末。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种喷涂后粘接牢固、涂层均匀平滑、磨削及抛光性能优良的航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末，喷涂粉末的构成组分及重量百分比分别为：
铬：20％～30％
镍：7％～15％
钨：5％～12％
碳：0.1％～1％
钴：45％～65％；
上述喷涂粉末的颗粒度范围为5μm～45μm。
本发明的优点和积极效果是：使用该喷涂粉末得到的涂层适用于在高温下工作，具有优良的抗磨粒磨损、硬面磨损、微动磨损和颗粒冲蚀磨损性能；喷涂后粘接强度高，不易脱落；喷涂后涂层质地均一，表面平滑，无分层和裂纹现象；同时该材料中钴含量决定了涂层是一种极好的抗氧化涂层；此外，该粉末涂料还具有较好的涂层磨削和抛光性能以及较高的涂层硬度，可广泛推广应用于发动机零件的应用中。
优选地：喷涂粉末的构成组分及重量百分比分别为：
铬：25.5％
镍：10.5％
钨：7.5％
碳：0.5％
钴：56％。
本发明的另一个目的是提供一种制备上述航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末的方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种制备上述航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末的方法，包括以下步骤：a、配料：将铬、镍、钨、碳、钴各组分按重量比配料，并将各组分充分混合均匀；b、熔炼：将上述混合均匀的原料在坩埚中加热熔化，熔化温度为1280℃～1320℃，熔融的合金液体从坩埚底部的导流管流出，进入雾化室；c、雾化：在雾化室内，高压高速的惰性气体经雾化喷嘴冲击熔融的合金液体，将合金液体雾化成细小的液态颗粒；将上述液态颗粒在自然状态下冷却凝固，得到合金粉末；d、干燥：将上述合金粉末置于230℃～270℃的烘箱中干燥1-3小时；e、筛分：将干燥后的合金粉末经筛分机筛选出粒度在5μm～45μm范围内的粉末，得到成品喷涂粉末。
附图说明
图1是喷涂后轴类零件的结构示意图；
图2是图1轴类零件磨削后的结构示意图。
图中：1、轴类零件；2、涂层。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下：
本实施例中，喷涂粉末的构成组分及重量百分比分别为：
铬：25.5％
镍：10.5％
钨：7.5％
碳：0.5％
钴：56％。
喷涂粉末的颗粒度范围为5μm～45μm。
上述喷涂粉末的制备方法，包括以下步骤：a、配料：将铬、镍、钨、碳、钴各组分按重量比配料，并将各组分充分混合均匀；b、熔炼：将上述混合均匀的原料在坩埚中加热熔化，熔化温度为1280℃～1320℃，熔融的合金液体从坩埚底部的导流管流出，进入雾化室；c、雾化：在雾化室内，高压高速的惰性气体经雾化喷嘴冲击熔融的合金液体，将合金液体雾化成细小的液态颗粒；将上述液态颗粒在自然状态下冷却凝固，得到合金粉末；d、干燥：将上述合金粉末置于230℃～270℃的烘箱中干燥1-3小时；e、筛分：将干燥后的合金粉末经筛分机筛选出粒度在5μm～45μm范围内的粉末，得到成品喷涂粉末。
上述超细粉末可在PT-A3000S等离子喷涂设备上实施，表1为喷涂设备的参数。
表1喷涂设备参数
| 喷枪：PT | 氩气压力：0.3MPa |
| 送粉口直径：Ф1.5mm | 氩气流量：54I/max |
| 送粉角度：90° | 氩气流量：9I/min |
| 送粉口距离：6mm | 载气流量：2I/min |
| 送粉块型号：NL | 电弧电流：550A |
| 送粉量：30～35g/min | 电弧电压：70V |
| 喷涂距离：130～140mm |
采用上述喷涂设备在工件表面进行喷涂试验，对涂层的喷涂性能进行了测试。
1)涂层粘接强
通常等离子喷涂的粘接强度为32MPa，用上述喷涂设备进行了3组喷涂试验，每组3件。经测定每一组的粘接强度值，其平均值在55～65MPa范围，其结果见表2。
表2涂层粘接强度试验结果
2)涂层显微组织
用金相试片检查涂层的显微金相结构，其界面污染合格，界面未见粘接不足和分离现象，氧化物、空隙率符合相关标准，且无涂层裂纹及分层现象。
使用该喷涂粉末得到的涂层适用于在高温下工作，具有优良的抗磨粒磨损、硬面磨损、微动磨损和颗粒冲蚀磨损性能。同时该材料中钴含量决定了涂层是一种极好的抗氧化涂层。此外，请参加图1及图2，该粉末涂料还具有较好的涂层磨削和抛光性能以及较高的涂层硬度，可广泛推广应用于发动机零件的应用中。
Claims (3)
1.一种航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末，其特征在于：喷涂粉末的构成组分及重量百分比分别为：
铬：20％～30％
镍：7％～15％
钨：5％～12％
碳：0.1％～1％
钴：45％～65％；
上述喷涂粉末的颗粒度范围为5μm～45μm。
2.如权利要求1所述的航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末，其特征在于：喷涂粉末的构成组分及重量百分比分别为：
铬：25.5％
镍：10.5％
钨：7.5％
碳：0.5％
钴：56％。
3.制备如权利要求1或2所述的航空发动机耐磨零件用钴基喷涂粉末的方法，其特征在于：包括以下步骤，
a、配料：将铬、镍、钨、碳、钴各组分按重量比配料，并将各组分充分混合均匀；
b、熔炼：将上述混合均匀的原料在坩埚中加热熔化，熔化温度为1280℃～1320℃，熔融的合金液体从坩埚底部的导流管流出，进入雾化室；
c、雾化：在雾化室内，高压高速的惰性气体经雾化喷嘴冲击熔融的合金液体，将合金液体雾化成细小的液态颗粒；将上述液态颗粒在自然状态下冷却凝固，得到合金粉末；
d、干燥：将上述合金粉末置于230℃～270℃的烘箱中干燥1-3小时；
e、筛分：将干燥后的合金粉末经筛分机筛选出粒度在5μm～45μm范围内的粉末，得到成品喷涂粉末。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170725 |