[发明专利]一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂层的制备方法，特别涉及一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法。

背景技术

航空发动机压气机的前、后机匣分别采用铁基和镍基合金制作，在使用过程中，前后机 匣的对接处处于振动状态，并容易发生冲击磨损，原有的耐磨涂层由于硬度较低、韧性较差， 在磨损一段时间后发生损坏，使前后机匣的寿命缩短，制备一种高耐磨性能的涂层，解决航 空设备的磨损，延长航空设备的使用寿命是目前急需解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法，目的在于通过 选择涂层粉末，采用超音速火焰喷涂方法，调节喷涂参数，在铁基、镍基锻造合金上获得具 有高密度的耐磨涂层。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度10～30mm，烘干温度为90～110℃，烘干时间 至少2h。

2、将铁基或镍基锻造合金表面用有机溶剂清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等 杂质。所述的有机溶剂为乙醇或丙酮。

3、将铁基或镍基锻造合金固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末喷 涂到铁基或镍基锻造合金表面，喷涂的工艺参数为：喷涂距离360～390mm，送粉速率 65～80g/min，送粉气体压力3.5～4.0bar，获得耐磨涂层。

4、清理铁基或镍基锻造合金表面。

上述的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co 15～19％，C 4.5～6％，Fe 0～2.5％，余量 为W。

获得的耐磨涂层厚度为0.20～0.35mm，涂层的组织特征为，碳化物在钴基体内均匀分布， 界面污染小于10％，涂层中氧化物含量≤1％，孔隙率≤0.5％，未熔颗粒占40～65％；涂层的 拉伸强度至少为69MPa，R15N宏观硬度至少85，HV0.3显微硬度为950～1300；与等离子喷 涂方式获得的涂层相比，耐磨性能有极大提高。

本发明的高密度碳化钨耐磨涂层的制备方法工艺可靠，适合批量生产，不仅能用于航空 发动机压气机前、后机匣对接磨损处耐磨涂层的涂覆，而且可以应用于各种类型的地面燃气 机轮以及能源、电力、印刷等行业的易磨损部件的涂层涂覆，可以有效延长部件的使用寿命， 具有广泛的应用前景。上述方法涂覆的涂层经过测试，发动机压气机的前、后机匣寿命从原 来的200h提高到1000h，采用本发明的方法能够产生巨大的经济效益。

具体实施方式

本发明实施例中采用的超音速火焰喷涂设备为JP-5000型超音速火焰喷涂设备，火焰喷 涂过程中粉末粒子的速率为350～400m/s，氧气流量为1720～1750SCFH(立方英尺/小时)， 氧气压力为180～210psi(磅/平方英寸)，煤油流量为6.4～7.0GPH(加仑/小时)，煤油压力为 150～180psi(磅/平方英寸)。

本发明实施例中采用的铁基锻造合金型号为M152。

本发明实施例中采用的镍基锻造合金型号为GH909。

本发明实施例中采用的吹砂时采用36目白刚玉，吹砂时压缩空气的压强为0.2～0.4MPa， 吹砂距离90～110mm，角度为70°～80°。

本发明实施例中采用的碳化钨涂层粉末为Diamalloy 2005，成分按重量百分比为Co 15～19％，C 4.5～6％，Fe 0～2.5％，余量为W。

本发明实施例中采用的乙醇和丙酮为工业用产品。

实施例1

采用的碳化钨涂层粉末成分按重量百分比为Co 19％，C 6％，Fe 2.5％，余量为W。

基体采用M152铁基锻造合金。

将碳化钨涂层粉末平铺烘干，平铺厚度30mm，烘干温度为110℃，烘干时间2h。

将铁基锻造合金表面用丙酮清洗干净，然后采用吹砂方法去除氧化皮等杂质。

将铁基锻造合金用夹具固定，采用超音速火焰喷涂设备，将上述碳化钨涂层粉末喷涂到 铁基锻造合金表面，喷涂的工艺参数为：喷涂距离360mm，送粉速率65g/min，送粉气体压 力3.5bar，氧气流量为1720SCFH，煤油流量为6.4GPH。

拆除夹具，采用压缩空气去除铁基锻造合金表面的浮灰。