[发明专利]一种超音速火焰喷涂自润滑耐磨涂层工艺

说明书

技术领域

本发明涉及高速喷涂技术领域，特别提供了一种超音速火焰喷涂自润 滑耐磨涂层工艺。

背景技术

发动机内流系统的密封技术是改善发动机性能的重要途径。在发动机 上设计有多处密封装置，比如轴承、压气机、涡轮的定子和转子之间、压 气机和涡轮叶片间以及内部冷却通道等。传统的篦齿封严的大泄漏率使发 动机性能不断下降，耗油率不断增大，而刷式密封是一种能显著减少航空 发动机二次流路气体泄漏的新型密封装置。能适应转子的瞬态径向变形或 偏心运动，且不显著地增大泄漏率。此外，刷密封的刷丝与转子轴形成柔 性接触提供阻尼，可改善转子系统的振动特性，是沿用多年的篦齿密封的 最简单、最实用、最有效的换代产品。

为保证刷密封在寿命期内泄漏特性基本不变，刷式密封在初始工作时 刷丝与跑道表面是过盈配合，刷丝与与跑道表面的接触摩擦导致刷式密封 性能下降，甚至破坏密封的结构完整性。为了提高密封性能，在跑道表面 涂覆有含自润滑材料的耐磨涂层，以防止工作时密封刷划伤轴颈，同时可 减少密封刷毛的摩擦损耗。碳化铬/镍铬材料具有优异的抗高温氧化性和高 温硬度，常被用于对结合强度和耐磨抗性要求较高的涂层。但是在实际的 工作环境中，由于其具有较高的硬度，对摩擦副产生了较严重的摩擦磨损。

发明内容

本发明的目的是为了达到刷式密封跑道对结合强度和耐磨抗性的要 求，提供了一种超音速火焰喷涂自润滑耐磨涂层工艺。

本发明提供了一种超音速火焰喷涂自润滑耐磨涂层工艺，其特征在 于：所述的超音速火焰喷涂自润滑耐磨涂层工艺具体喷涂工序为，准备待 喷涂件，对待喷涂件用丙酮除油污，然后进行白刚玉吹砂处理，最后进行 超音速火焰喷涂；

其中：待喷涂件被吹砂后的表面应均匀粗糙、无金属光泽，经吹砂粗 化后，在待喷涂件上喷涂厚度为300～400μm的涂层，超音速火焰喷涂工 艺参数具体为：喷涂距离340～360mm，送粉速率30～40克/分钟，氧气流 量1750～1800升/小时，氧气压力131±10磅/平方英寸，煤油流量5.3～ 5.5加仑/小时，煤油压力113±15磅/平方英寸。

所述的喷涂粉末由北京有色金属研究院提供，具体成分及质量百分含 量如下：Cr₃C₂占53～57％，NiCr占34～37％，CaF₂、BaF₂为余量；含氟化物 的镍铬/碳化铬粉末的性能要求如下：流动性<110s/50g，粒度在-200～ +270目≤5.0％、-270～+325目≤25.0％、-325≥70.0％的范围内。

所述的待喷涂件的基体材料采用钢铁或者高温合金。

涂层结合强度范围为43MPa～47.6Mpa。

所述的超音速火焰喷涂特点为，火焰速度1500m/s～2000m/s、温度2 900～3100℃。

超音速火焰喷涂是一种高速火焰喷涂技术，以其火焰速度高、温度低 的特点，特别有利于喷涂金属陶瓷涂层。高的粒子速度有利于获得高的涂 层致密性和良好的结合强度，而低的火焰温度可有效抑制或减少碳化物等 硬质相在喷涂过程中的分解，使制备的涂层保持了金属陶瓷原有良好耐磨 性的组织结构。HVOF喷涂金属陶瓷涂层，尤其是WC-Co、Cr₃C₂-NiCr金属陶 瓷涂层以其优越的耐磨料磨损、冲蚀磨损、滑动磨损等性能可使零件寿命 延长2～10倍，在工业领域获得广泛应用。

碳化铬/镍铬材料具有优异的抗高温氧化性和高温硬度，常被用于对结 合强度和耐磨抗性要求较高的涂层。但是在实际的工作环境中，由于其具 有较高的硬度，对摩擦副产生了较严重的摩擦磨损。在涂层中加入氟化钙 和氟化钡等润滑剂，可以降低涂层的摩擦系数，提高耐磨性。

采用Leica金相显微镜观察超音速喷涂碳化铬/镍铬涂层的显微结构。 在超音速喷涂过程中，高的粒子速度使粉末与基体碰撞后，能形成孔隙率 小的致密涂层，涂层与涂层之间呈相互交错堆叠。

采用国产液压式万能试验机验进行高温自润滑涂层的结合强度测试， 结合强度测试参照GBT8642-88《金属热喷涂层结合强度的测定》进行。

测得的涂层结合强度范围为43MPa～47.6MPa。

涂层的硬度是涂层非常重要的力学性能指标，关系到涂层的耐磨性、 强度及涂层使用寿命等多种功能。