一種復合氧化鋯高溫封嚴涂層制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及燃氣滿輪發(fā)動機高溫零部件用高溫可磨耗封嚴涂層領域，具體為一種 復合氧化錯高溫封嚴涂層制備方法。
【背景技術】
[0002] 高溫可磨耗封嚴涂層有兩種，一種WNi基材料為骨架，一種W陶瓷基材料為骨 架。采用此涂層體系可實現高溫部位的氣路封嚴作用，提高發(fā)動機的工作效率，降低油耗， 提高發(fā)動機的使用壽命。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種復合氧化錯高溫封嚴涂層制備方法，采用等離子噴涂 工藝方法在高溫部件制備W陶瓷基材料為骨架的Ξ層復合氧化錯高溫封嚴涂層，涂層性能 達到封嚴涂層的性能要求，且實現穩(wěn)定批量生產。
[0004] 本發(fā)明的技術方案是： 陽0化]一種復合氧化錯高溫封嚴涂層制備方法，采用Ξ層涂層體系，包括NiCrAlY底層、 含氧化錯和復合氧化錯混合中間層、復合氧化錯面層，實現高溫部件的氣路封嚴；其中，中 間層材料為該體系的梯度過渡，提升涂層的整體性能。
[0006] 所述的復合氧化錯高溫封嚴涂層制備方法，具體步驟如下：
[0007] 1)除油、清理；
[0008] 2)吹砂；
[0009] 3)噴涂NiCrAlY底層，厚度為 0. 10 ~0. 20mm;
[0010] 4)噴涂含氧化錯粉末和復合氧化錯粉末的混合粉末，形成中間層；含氧化錯粉末 和復合氧化錯粉末的質量比1:1的混合粉末，中間層厚度0. 2~0. 4mm;其中，含氧化錯粉 末為Zr〇2·8Y2O3粉末，Y2〇3質量占8% ;復合氧化錯粉末為ZrO2·8Y2O3粉末、ZrO2· 20Mg0 粉末、AI2O3· 3Ti〇2粉末的混合粉末，質量分數分別為Zr〇2·8Y2O3粉末60%、Zr〇2· 20Mg0 粉末 30 %、AI2O3· 3Ti〇2粉末 10 % ;
[0011] 5)噴涂復合氧化錯面層；其中，復合氧化錯粉末為Zr〇2· 8Y203粉末、Zr〇2· 20Mg0 粉末、AI2O3· 3Ti〇2粉末的混合粉末，質量分數分別為Zr〇2·8Y2O3粉末60%、Zr〇2· 20Mg0 粉末 30 %、AI2O3·3Ti〇2粉末 10 %，面層厚度 0. 4 ~0.6mm; 陽〇1引 6)清理涂層；
[0013] 7)硬度檢查及金相分析。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：
[0015] 1、本發(fā)明采用等離子噴涂設備開展等離子噴涂制備復合氧化錯高溫可磨耗封嚴 涂層工藝試驗，包括NiCrAlY底層、氧化錯和復合氧化錯混合中間層、復合氧化錯面層，并 對涂層性能進行測試，通過調整各項噴涂工藝參數，使涂層性能達到使用要求。
[0016] 2、本發(fā)明用于高溫部件的復合氧化錯高溫封嚴涂層制備工藝方法，在高溫部件上 制備w陶瓷基材料為骨架的復合氧化錯高溫封嚴涂層，可實現高溫部位的氣路封嚴作用， 提高發(fā)動機的工作效率，降低油耗，提高發(fā)動機的使用壽命，實現該零件的穩(wěn)定批量生產， 并可擴展至其他高溫零部件（1100°CW下）封嚴部位的使用，具有廣闊的應用前景。
【附圖說明】
[0017] 圖1Ξ層復合氧化錯封嚴涂層體系金相組織形貌。圖中，1面層；2中間層；3底層。
【具體實施方式】
[0018] 在具體實施過程中，本發(fā)明對高溫部件進行高溫封嚴涂層的制備工藝流程如下：
[0019] 1)除油、清理；
[0020] 2)吹砂； 陽OW 扣噴涂NiCrAlY底層，厚度為0. 1~0. 2mm;
[0022] 4)噴涂含氧化錯粉末和復合氧化錯粉末的混合粉末，形成中間層；含氧化錯粉末 和復合氧化錯粉末的質量比1:1的混合粉末，中間層厚度0. 2~0. 4mm;其中，含氧化錯粉 末為Zr化·8Y2化粉末，Y2〇3質量占8%。復合氧化錯粉末為ZrO2·8Y2化粉末、ZrO2· 20Mg0 粉末、AI2O3· 3Ti〇2粉末的混合粉末，質量分數分別為Zr〇2·8Y2O3粉末60%、Zr〇2· 20Mg0 粉末 30 %、AI2O3· 3Ti〇2粉末 10 % ;
[0023]5)噴涂復合氧化錯面層；其中，復合氧化錯粉末為Zr〇2· 8Y203粉末、ZrO2· 20Mg0 粉末、AI2O3· 3Ti〇2粉末的混合粉末，質量分數分別為Zr〇2·8Y2O3粉末60%、Zr〇2· 20Mg0 粉末 30 %、AI2O3·3Ti〇2粉末 10 %，面層厚度 0. 4 ~0.6mm;
[0024] 6)清理涂層；
[00巧]7)硬度檢查及金相分析。
[00%] 為了更好提升涂層的結合強度，在底層和面層之間噴涂氧化錯和復合氧化錯混合 中間層，實現梯度過渡，提升涂層整體質量。如圖1所示，制備的涂層金相組織由上至下依 次為面層1、中間層2、底層3。
[0027] 本發(fā)明中，送粉器刮板中常用的L型、化型和601型，分別代表送粉器刮板的型號， 主要區(qū)別在于送粉槽的深度不同，在相同送粉器轉數及時間內，輸送的粉末體積不同，從而 送粉質量不同，其中L型最淺，送粉質量最小，601最深，送粉質量最大。 陽02引制備NiCrAlY及中間層的工藝參數見表1。
[0029] 表1NiCrAlY及中間層的工藝參數
[0030]
[0031] 采用^化和601型號送粉器刮板，對LG236粉末進行送粉質量測試，結果見表2。 可見，Ξ種送粉器刮板相比較，同等轉盤速率下，601型號送粉質量較大。 陽03引表2L化和601型號送粉器刮板送粉質量測試結果
[0033]
[0034] 601型號送粉器刮板能加大送粉質量，從而使得涂層硬度下降，滿足封嚴涂層要 求。
[0035] 選用601型號送粉器刮板，選擇不同的工藝參數對LG236粉末進行噴涂試驗W及 涂層性能測試，結果見表3。
[0036] 表3 601型號送粉器刮板噴涂涂層性能對比
[0037]
陽0測 由表3可見：
[0039] (1)送粉質量對涂層硬度起到重要的影響，提高送粉質量，涂層硬度達到封嚴涂層 要求。
[0040] (2)序號1工藝參數制備的涂層結合強度不滿足要求，序號2和3的工藝參數滿足 要求，因此送粉質量和燃流功率需對應。只增大送粉質量，容易導致粉末烙化較差，未烙顆 粒增多，涂層結合力降低甚至喪失。
[0041] 在本實施例中，高溫部件與葉片為摩擦副，葉尖間隙每減少0. 254mm，燃油消耗率 約降低1%，排氣溫度約減少10°C，明顯提高發(fā)動機的工作效率，提高發(fā)動機的使用壽命。
[0042] 實施例結果表明，本發(fā)明對發(fā)動機高溫合金部件采用等離子噴涂工藝方法制備Ξ 層復合氧化錯高溫封嚴涂層體系，采用本發(fā)明制備的涂層結合強度、硬度、熱震性能均能滿 足封嚴涂層的性能要求，涂層滿足高溫零部件（1100°CW下）封嚴部位的使用需求，實現穩(wěn) 定批量生產。
【主權項】
1. 一種復合氧化鋯高溫封嚴涂層制備方法，其特征在于，采用三層涂層體系，包括 NiCrAlY底層、含氧化鋯和復合氧化鋯混合中間層、復合氧化鋯面層，實現高溫部件的氣路 封嚴；其中，中間層材料為該體系的梯度過渡，提升涂層的整體性能。2. 按照權利要求1所述的復合氧化鋯高溫封嚴涂層制備方法，其特征在于，具體步驟 如下： 1) 除油、清理； 2) 吹砂； 3) 噴涂NiCrAlY底層，厚度為0· 1~0· 2謹； 4) 噴涂含氧化鋯粉末和復合氧化鋯粉末的混合粉末，形成中間層；含氧化鋯粉末和復 合氧化鋯粉末的質量比1:1的混合粉末，中間層厚度〇. 2~0. 4_ ;其中，含氧化鋯粉末為 Zr02 · 8Y203粉末，Y203質量占8% ;復合氧化鋯粉末為ZrO2 · 8Y203粉末、ZrO2 · 20Mg0粉末、 A1203 · 31102粉末的混合粉末，質量分數分別為ZrO2 · 8Y203粉末60%、ZrO2 · 20Mg0粉末 30%、A1203 · 3Ti02粉末 10% ; 5) 噴涂復合氧化鋯面層；其中，復合氧化鋯粉末為Zr02 · 8Y203粉末、ZrO2 · 20Mg0粉 末、A1203 · 31102粉末的混合粉末，質量分數分別為ZrO2 · 8Y203粉末60%、ZrO2 · 20Mg0粉 末 30%、A1203 · 3Ti02粉末 10%，面層厚度 0· 4 ~0· 6mm; 6) 清理涂層； 7) 硬度檢查及金相分析。
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃氣渦輪發(fā)動機高溫零部件用高溫可磨耗封嚴涂層領域，具體為一種復合氧化鋯高溫封嚴涂層制備方法。采用三層涂層體系，包括NiCrAlY底層、含氧化鋯和復合氧化鋯混合中間層、復合氧化鋯面層，實現高溫部件的氣路封嚴；其中，中間層材料為該體系的梯度過渡，提升涂層的整體性能。本發(fā)明對發(fā)動機高溫部件采用等離子噴涂工藝方法制備三層復合氧化鋯高溫封嚴涂層體系，采用本發(fā)明制備的涂層結合強度、硬度、熱震性能均能滿足封嚴涂層的性能要求，涂層滿足高溫零部件(1100℃以下)封嚴部位的使用需求，實現穩(wěn)定批量生產。
【IPC分類】C23C4/11, C23C4/134
【公開號】CN105369179
【申請?zhí)枴緾N201510824205
【發(fā)明人】趙忠興, 王璐, 劉禮祥, 穆坤桐
【申請人】沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月20日