一種高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種封嚴(yán)涂層的制備方法，特別涉及一種高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法，屬于涂層制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)要求其具有尚性能、尚可靠性、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，提尚禍輪進(jìn)口溫度和控制渦輪葉片與機(jī)匣間隙能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率、降低燃油消耗，增加推重比。轉(zhuǎn)子葉尖間隙與轉(zhuǎn)子葉片長(zhǎng)度的比值每增加1%，渦輪效率損失就增加1-3%，因此，氣路封嚴(yán)是提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和性能的重要途徑之一。
[0003]高溫封嚴(yán)涂層技術(shù)屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵制造技術(shù)，其是在發(fā)動(dòng)機(jī)靜子的內(nèi)表面，靠近轉(zhuǎn)子一側(cè)制備合適的可磨耗涂層，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子受熱載荷和離心力作用伸長(zhǎng)時(shí)，刮削可磨耗涂層，形成近乎緊密相連的動(dòng)密封，減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與靜子間的空隙，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。目前高溫部位的可磨耗封嚴(yán)涂層主要采用如下方案:真空等離子噴涂焊料增強(qiáng)層+大氣等離子噴涂焊料增強(qiáng)層+大氣等離子噴涂封嚴(yán)層，在基體表面制備真空等離子噴涂增強(qiáng)層，真空等離子噴涂增強(qiáng)層含有焊料增強(qiáng)點(diǎn)，在真空等離子噴涂增強(qiáng)層表面制備大氣等離子噴涂焊料增強(qiáng)層，在大氣等離子噴涂焊料增強(qiáng)層表面制備大氣等離子噴涂封嚴(yán)層，大氣等離子噴涂封嚴(yán)層內(nèi)部含有孔隙，通過(guò)上述高溫部位的可磨耗封嚴(yán)涂層來(lái)保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0004]但是隨著渦輪前進(jìn)口溫度的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)工況變得更為惡劣，原有可磨耗封嚴(yán)涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度不高、熱性能不匹配，易發(fā)生掉塊及剝落，已經(jīng)不能夠滿足先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求。高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的工作溫度通常在1000°c以上，同時(shí)還要承受高速燃?xì)鉀_刷及高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片的尖部刮削，這就要求高溫封嚴(yán)涂層具有更高的抗熱震性能、抗氧化性能、結(jié)合強(qiáng)度、可磨耗性能以及抗氣流沖刷性能，其質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、推力、效率及可靠性。
[0005]綜上所述，提供一種抗熱震性能、抗氧化性能、結(jié)合強(qiáng)度、可磨耗性能以及抗氣流沖刷性能強(qiáng)的封嚴(yán)涂層是本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種高溫封嚴(yán)涂層，該高溫封嚴(yán)涂層可以提高可磨耗封嚴(yán)涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，提高可磨耗封嚴(yán)涂層加工工藝的靈活性和生產(chǎn)效率，提高焊料的使用效率，提高可磨耗封嚴(yán)涂層的內(nèi)聚強(qiáng)度等。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
[0008]通過(guò)超音速火焰噴涂方法在基體表面制備高溫釬焊料層；
[0009]在高溫釬焊料層表面通過(guò)超音速火焰噴涂方法制備過(guò)渡層，其中，所述過(guò)渡層是將過(guò)渡層總含量50wt %的高溫釬焊料和過(guò)渡層總含量50wt %的MCrAH噴涂料混合后經(jīng)高能球磨處理得到的，所述MCrAH噴涂料中的M包括金屬Ni和/或金屬Co ；
[0010]在真空、溫度為1000°C -1150°c的條件下，保溫12min-17min ；
[0011]在過(guò)渡層表面通過(guò)超音速火焰噴涂方法制備MCrAH致密層；
[0012]在MCrAH致密層表面通過(guò)超音速火焰噴涂方法制備含有造孔劑的多孔可磨耗封嚴(yán)涂層，其中，含有造孔劑的多孔可磨耗封嚴(yán)涂層的原料組成包括造孔劑和MCrAH噴涂料，其中，以含有造孔劑的多孔可磨耗封嚴(yán)涂層的原料總量為100被％計(jì)，所述造孔劑含量為 2wt% -5wt% ；
[0013]去除含有造孔劑的多孔可磨耗封嚴(yán)涂層中的造孔劑，形成多孔可磨耗封嚴(yán)涂層，制得所述高溫可磨耗封嚴(yán)涂層。
[0014]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用的高溫釬焊料層的厚度為0.lmm-0.2mm。
[0015]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用的MCrAH致密層的孔隙率為3% -5%。
[0016]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用的MCrAH致密層的厚度為0.2mm-0.3mm。
[0017]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，制備高溫釬焊料層采用的高溫釬焊料包括鎳基高溫釬焊料或鈷基高溫釬焊料。
[0018]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用的高溫釬焊料包括BN1-1釬焊料或QFCo-Ol釬焊料。
[0019]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用的高溫釬焊料的粒徑為5 μ m-60 μ m。
[0020]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用的MCrAH噴涂料的粒徑為5 μ m-40 μ m。
[0021]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用的含有造孔劑的多孔可磨耗封嚴(yán)涂層的孔隙率為35% -50%。
[0022]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用的含有造孔劑的多孔可磨耗封嚴(yán)涂層的厚度為2mm-3mm。
[0023]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用的造孔劑的粒徑為50 μπι-100 μπι ;更優(yōu)選地，采用的造孔劑包括聚對(duì)羥基苯甲酸苯酯等聚合物。
[0024]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法中，優(yōu)選地，采用箱式電阻爐去除造孔劑，去除溫度為480°C _530°C，冷卻速度為15°C /min-20°C /min。
[0025]本發(fā)明提供的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0026]本發(fā)明的制備方法中使用的純高溫釬焊料層能夠提高過(guò)渡層與基體的結(jié)合效果，通過(guò)高溫釬焊處理能夠與基體形成100%的冶金結(jié)合效果，避免過(guò)渡層開(kāi)裂引起的失效；
[0027]本發(fā)明提供的制備方法中使用的超音速火焰噴涂方法與等離子噴涂方法相比，超音速火焰噴涂方法中噴涂粒子具有更低的溫度和更快的速度，能夠避免使用為減少涂層氧化而采用的真空室，增加了工藝靈活性，提高了涂層的生產(chǎn)效率；也由于粒子在超音速火焰噴涂方法中具有更高的速度，使多孔涂層的變形粒子間具有更好的結(jié)合效果，提高了涂層的內(nèi)聚強(qiáng)度；
[0028]在本發(fā)明的制備方法中通過(guò)球磨包覆技術(shù)，使高溫釬焊料均勻包覆在MCrAH噴涂料粉末表面，充分利用了混合層中的高溫釬焊料，使粒子結(jié)合更加牢固，避免了由于高溫釬焊料機(jī)械混合不均勻造成的涂層開(kāi)裂失效。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為實(shí)施例1的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為實(shí)施例1的高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的截面的SEM掃描圖；
[0031]圖3為實(shí)施例1對(duì)偶拉伸法中的基體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]主要附圖符號(hào)說(shuō)明:
[0033]I鎳基高溫合金 2高溫釬焊料層 3過(guò)渡層 4致密層 5含有造孔劑的多孔可磨耗封嚴(yán)涂層 6對(duì)偶萬(wàn)向拉伸頭 7高溫可磨耗封嚴(yán)涂層8粘結(jié)膠層
【具體實(shí)施方式】
[0034]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。
[0035]實(shí)施例1
[0036]本實(shí)施例提供了一種高溫可磨耗封嚴(yán)涂層的制備方法，該制備方法具體包括以下步驟:
[0037]采用粒徑為10 μ m-40 μ m的NiCoCrAH噴涂料和粒徑為30 μ m-80 μ m的B