[发明专利]一种燃气轮机压气机动叶片叶根的表面耐磨层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机的加工领域，具体涉及一种燃气轮机压气机动叶片叶根的表面耐磨层及其制备方法。

背景技术

在燃气轮机使用过程中，由于叶片的叶根与叶轮的配合面不可避免地存在间隙，转子高速转动时，叶根与叶轮会产生微动磨损，致使叶片损伤，特别是重型燃气轮机压气机的动叶叶根，在实际工作时极易微动磨损。因此，叶根与叶轮的配合面需进行硬化处理，以提高其抗微动疲劳性能。传统的方法是在该表面渗碳、渗氮，或用耐磨材料喷焊耐磨层，到现代，国外也有在该表面喷涂涂层的，显然，叶片抗微动疲劳性能与喷涂材料和工艺相关。目前，国外许多大公司均采用大气等离子喷涂工艺(APS)制备该涂层，大气等离子喷涂工艺(APS)制备的叶根表面涂层与基材结合较差，在叶片长期运转过程中易造成涂层剥落；涂层孔隙率较高，涂层氧化严重。而且，采用大气等离子喷涂工艺(APS)制备该涂层，工艺流程复杂，对工作环境和生产设备的要求十分严格，制作成本较高，不适合大范围的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃机压气机动叶叶根的表面涂层及其加工方法，增强叶片抗微动疲劳的性能，提高产品使用寿命。

本发明所采用的技术方案是：

一种燃气轮机压气机动叶片叶根的表面耐磨层，所述表面耐磨层位于叶根底部与叶轮的接触的表面上，该表面耐磨层是涂层，涂层的材料为铜镍铟合金粉末，其组分为铜粉50～60重量％，镍粉30～40重量％，铟粉3～10重量％，采用超音速火焰喷涂方法喷涂在叶根表面。

所述涂层厚度为0.067～0.093mm。

这种燃气轮机压气机动叶片叶根的表面耐磨层的制备方法，其步骤为：

(1)使用清洗液清洁需喷涂的叶根表面，并晾干；

(2)对需喷涂表面做喷砂预处理，去除表面钝化层；

(3)用送粉器送铜镍铟合金粉末，使用喷枪给需喷涂表面进行超音速火焰喷涂。

所述步骤(3)中喷涂的具体参数为：空气压力为80～100Psi，燃气1压力为50～70Psi，燃气2压力为35～50Psi，送粉气体为5～7L/h，送粉速度为10～25RPM，喷枪移动速度为500～800mm/s，喷涂距离为150～180mm，喷涂角度为90°，工件温度小于150℃。

所述步骤(1)中的清洗液采用丙酮。

所述步骤(2)中的喷砂采用46#白刚玉。

所述步骤(3)中的超音速火焰喷涂中使用的喷涂工具是ABB机器人。

本发明所产生的有益效果是：

本燃气轮机压气机动叶片叶根的表面耐磨层，是一层具有抗微动磨损功能的铜镍铟合金粉末涂层，增强了叶片抗微动疲劳的性能，提高了产品的使用寿命。本燃气轮机压气机动叶片叶根的表面耐磨层的制备方法，采用超音速火焰喷涂(AC-HVAF)工艺方法，替代了国外公司采用的大气等离子喷涂工艺，制备出孔隙率更低、结合强度更高的铜镍铟涂层。这是一种新型热喷涂工艺方法，简化了工艺流程，降低了生产成本，对燃机产品质量的提高、产品新技术新工艺的推广，起到积极的社会效益，并将有力地推动我国重型燃机产品国产化进程。

本发明所制得的燃气轮机压气机动叶片叶根的表面耐磨层性能优越，外观、金相组织、硬度、结合强度和杯突性能均达到标准要求，并优于大气等离子喷涂方法制得的铜镍铟叶根表面涂层，其性能比较见表2：

表2.超音速火焰喷涂(AC-HVAF)喷涂铜镍铟合金粉末涂层

与大气等离子喷涂(APS)喷涂铜镍铟合金粉末涂层性能对比表