CN110592517A - 一种高温封严涂层结构的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高温封严涂层结构的制造方法，包括：步骤1)基体表面处理：对基体表面进行毛化处理；步骤2)连接蜂窝增强结构：将蜂窝增强结构连接至所述基体表面；步骤3)喷涂封严涂层：通过热喷涂的方式对蜂窝增强机构的空隙进行多角度喷涂沉积，将蜂窝填实；步骤4)表面构型：通过机加工的方式对涂层表面形貌进行构型。本发明方法借助蜂窝结构的特点，在蜂窝中填充可磨耗涂层，可以有效的增加涂层与基体的结合强度、抗热震性能，同时保留了封严涂层的可磨削性。
Description
技术领域
本发明属于加工领域，具体涉及一种高温封严涂层结构的制造方法。
背景技术
航空发动机等燃气轮机的涡轮效率与密封结构的密封效果密切相关。研究表明，涡轮外环叶尖间隙与叶片长度的比值每增加1％，涡轮效率的损失随即增加1～3％。因此减小涡轮外环叶尖间隙有助于提高发动机的效率和性能，降低发动机的能耗。但是一味地减小间隙会增加涡轮叶片碰磨的风险，进而损伤昂贵的涡轮叶片。因此，涡轮外环内环面常喷涂有厚厚的可磨耗封严涂层，一方面增加气密性，另一方面减小对涡轮叶片的磨损。高性能的封严涂层设计及制备是航空发动机等燃气轮机的关键制造技术。
涡轮外环所处的高温燃气环境温度在1000℃以上，甚至高达1500℃，同时还要伴随着超音速粉尘颗粒的冲刷、燃气的腐蚀以及涡轮叶片的刮削，因此要求封严涂层具有优良的抗热震性能、抗氧化腐蚀性能、抗气流冲刷、抗剥落以及可磨耗性能。
传统的高温封严涂层，受限于涂层本身的制备技术，涂层与基体的结合强度较低，在高温环境下工作容易开裂、脱离，可靠性低、寿命短，是影响燃气轮机运行安全的风险因素。为了提高涂层与基体的结合强度，在喷涂前往往对基体表面进行毛化处理，如喷砂、激光毛化等，以增加结合面的粗糙度及结合面积，从而增加结合强度，防止涂层过早脱落。此种处理手段随着涂层厚度的增加，效果逐渐减弱。在基体表面铸造凸台，增加结合强度也是一种有效的抗涂层脱落手段。该方法的缺点是只能适用于铸造基体，并且凸台的出现降低了涂层的可磨耗性能。
发明内容
因此，为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种高温封严涂层结构的制造方法，以增加涂层与基体的结合强度、抗热震性能，同时保留了封严涂层的可磨削性。
为了实现上述目的，提供一种高温封严涂层结构的制造方法，包括：
步骤1)基体表面处理：对基体表面进行毛化处理；
步骤2)连接蜂窝增强结构：将蜂窝增强结构连接至所述基体表面；
步骤3)喷涂封严涂层：通过热喷涂的方式对蜂窝增强机构的空隙进行多角度喷涂沉积，将蜂窝填实；
步骤4)表面构型：通过机加工的方式对涂层表面形貌进行构型。
进一步地，所述步骤1)中，进一步包括通过喷砂或激光或电子束的方法对基体表面进行毛化处理。
进一步地，所述毛化处理后的基体表面粗糙度≥Ra1.6。
进一步地，所述步骤2)中，进一步包括通过钎焊的方式将蜂窝增强结构连接至所述基体表面。
进一步地，所述步骤2)中，进一步包括将固定边界设置于所述蜂窝增强结构外围。
进一步地，所述步骤2)中，进一步包括：所述固定边界包括边条，将所述边条通过焊接的方式固定于所述基体表面。
进一步地，所述步骤2)中，进一步包括：所述固定边界通过铸造的方式固定于所述基体表面。
进一步地，所述步骤4)中，所述构型包括构造弧形表面或台阶状表面。
与现有技术相比，本发明的一种高温封严涂层结构的制造方法，该方法借助蜂窝结构的特点，在蜂窝中填充可磨耗涂层，可以有效的增加涂层与基体的结合强度、抗热震性能，同时保留了封严涂层的可磨削性。
附图说明
图1为本发明的一种高温封严涂层结构的制造方法的一个实施例的流程图。
图2为本发明的一种高温封严涂层结构的制造方法的一个实施例制造的高温封严涂层结构的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，提供一种高温封严涂层结构的制造方法，包括：
步骤1)基体表面处理：对基体表面进行毛化处理；
步骤2)连接蜂窝增强结构：将蜂窝增强结构连接至所述基体表面；
步骤3)喷涂封严涂层：通过热喷涂的方式对蜂窝增强机构的空隙进行多角度喷涂沉积，将蜂窝填实；
步骤4)表面构型：通过机加工的方式对涂层表面形貌进行构型。
在一个实施例中，所述步骤1)中，进一步包括通过喷砂或激光或电子束的方法对基体表面进行毛化处理。
在一个实施例中，所述毛化处理后的基体表面粗糙度≥Ra1.6。
在一个实施例中，所述步骤2)中，进一步包括通过钎焊的方式将蜂窝增强结构连接至所述基体表面。
在一个实施例中，所述步骤2)中，进一步包括将固定边界设置于所述蜂窝增强结构外围。
在一个实施例中，所述步骤2)中，进一步包括：所述固定边界包括边条，将所述边条通过焊接的方式固定于所述基体表面。
在一个实施例中，所述步骤2)中，进一步包括：所述固定边界通过铸造的方式固定于所述基体表面。
在一个实施例中，所述步骤4)中，所述构型包括构造弧形表面或台阶状表面。
如图2所示为根据本发明的一种高温封严涂层结构的制造方法制作的高温封严涂层结构，包括：
基体1；
蜂窝增强结构2，所述蜂窝增强机构固定于所述基体1表面；
其中，所述蜂窝增强结构2中填充有高温封严涂层材料3。
在一个实施例中，所述基体1表面粗糙度为Ra1.6。
在一个实施例中，所述蜂窝增强结构2以焊接的方式固定于所述基体1表面。
在一个实施例中，所述蜂窝增强结构2具有固定边界，所述固定边界以焊接或铸造的方式固定于所述基体1上。
在一个实施例中，所述蜂窝增强结构2具有上表面，所述上表面形状为平面。
在一个实施例中，所述蜂窝增强结构2具有上表面，所述上表面形状为弧面或阶梯状。
在一个实施例中，所述基体1为航空发动机的燃气轮机叶片的至少一部分。
在一个实施例中，所述基体1位于所述航空发动机的燃气轮机叶片的叶尖处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高温封严涂层结构的制造方法，其特征在于，包括：
步骤1)基体表面处理：对基体表面进行毛化处理；
步骤2)连接蜂窝增强结构：将蜂窝增强结构连接至所述基体表面；
步骤3)喷涂封严涂层：通过热喷涂的方式对蜂窝增强机构的空隙进行多角度喷涂沉积，将蜂窝填实；
步骤4)表面构型：通过机加工的方式对涂层表面形貌进行构型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤1)中，进一步包括通过喷砂或激光或电子束的方法对基体表面进行毛化处理。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述毛化处理后的基体表面粗糙度≥Ra1.6。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤2)中，进一步包括通过钎焊的方式将蜂窝增强结构连接至所述基体表面。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述步骤2)中，进一步包括将固定边界设置于所述蜂窝增强结构外围。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述步骤2)中，进一步包括：所述固定边界包括边条，将所述边条通过焊接的方式固定于所述基体表面。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述步骤2)中，进一步包括：所述固定边界通过铸造的方式固定于所述基体表面。
8.如权利要1所述的方法，其特征在于，
所述步骤4)中，所述构型包括构造弧形表面或台阶状表面。
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