[发明专利]一种热喷涂封严涂层材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热喷涂封严涂层材料的制备方法，属于飞机发动机内具有可磨耗性的封严涂层材料制备领域。

背景技术

随着全球经济的飞速发展，节能降耗已成为人类面临的严峻任务。设计与制造先进的航空发动机，不仅可以追求飞机更安全、更高效、更舒适的性能，而且还能达到低油耗、大推力、长寿命的目标。资料表明，航空发动机直接的运行费用中用于油耗的占53％，叶尖漏气损失约占发动机整机损失的10～40％；典型发动机的高压涡轮叶尖间隙每减小0.13～0.25mm，油耗可减少0.5～1％，发动机的效率可提高2％左右。为此应尽量提高涡轮机进口气体温度，并减小转子与静子部件之间的间隙。但当结构与材料一定时，提高涡轮机进口气体温度是有限的，因此减小压气机、涡轮机叶尖与机匣之间间隙的气路封严技术就成为提高发动机性能的重要手段。

可磨耗封严涂层材料位于发动机的压气机和涡轮机的机匣上，有助于减小发动机转子和定子的径向间隙，对提高航空发动机的效率和可靠性有重要影响。现有复合型Al/BN为俄系封严涂层材料，但在500℃试验过程中随着时间的延长涂层出现了硬度提高明显，抗热震性能和耐热性能变差而导致涂层开裂、剥落的问题。

发明内容

本发明为解决现有复合型Al/BN为俄系封严涂层材料，但在500℃试验过程中随着时间的延长涂层出现了硬度提高明显，抗热震性能和耐热性能变差而导致涂层开裂、剥落的问题，进而提供一种热喷涂封严涂层材料的制备方法，其技术方案包括：

将铝粉和硅粉的混合粉末在保护性气氛下进行烧结，再经过破碎、分级后得到铝硅中间体粉末；

将原料氮化硼或石墨、铝硅合金粉或者所述铝硅中间体粉末、铝粉和粘结剂通过团聚制粒方法进行复合；

对经过所述复合获得的粉末进行烘干、筛分，得到预定粒度的封严涂层材料。

本发明的有益效果是：向现有的Al/BN或Al/Cg复合粉末配方中，加入一定比例的Al-Si中间体或者AlSi合金粉，制备方法简单、工艺成熟，所得粉末致密度与流动性好，成分分布均匀，喷涂工艺适应性好，有效提高了涂层的可磨耗性、热稳定性与抗氧化性，具有广阔的国防应用前景。

具体实施方式

本发明提供了下面几个较佳的实施例：

实施例1

首先将铝粉和硅粉按照重量比为(0.01～1)∶4的比例进行混合，将混合粉末在保护性气氛下烧结，经破碎、分级后得到中间体粉末。铝粉和硅粉的粒度范围均为10nm～50μm；保护性气氛为氮气、氩气、氢气或者真空气氛；烧结温度为300～800℃，烧结保温时间2～8小时。然后将原料氮化硼或石墨、铝硅中间体或铝硅合金粉、铝粉和粘结剂通过团聚制粒方法进行复合。氮化硼粉末为石墨化指数高、片层结构好的国产或进口六方氮化硼；石墨为天然石墨或人造石墨；铝硅合金粉中硅含量为5～25wt％，粒度为20～50μm；铝粉粒度为40～100μm；粘结剂为水玻璃、聚乙烯醇或聚乙烯吡洛烷酮。铝硅中间体或铝硅合金粉含量为25～90wt％，氮化硼含量为9～50wt％。团聚制粒方法可以是胶粘团聚，也可以是喷雾干燥。对复合后粉末进行烘干、筛分，得到粒度优选范围为45～150μm的封严涂层材料。

实施例2

采用胶粘团聚法制备复合粉末，将粒度为45～100μm的Al粉与精选BN原料混合，其中Al粉及BN原料的重量比为41∶9。加入市售水玻璃搅拌均匀，其中水玻璃与粉末按照0.16L∶1kg比例加入，将湿料过筛后烘干干燥，筛分得到粒度范围为65～150μm的封严涂层材料。

实施例3

将粒度为20～45μm Al粉和Si粉按照重量比4∶1的比例球磨混合，在500～600℃氩气保护气氛下固相烧结6小时，经破碎、分级后得到Al-Si中间体粉末。将粒度为45～100μm的Al粉与粒度为20～45μm的Al-Si中间体及精选BN原料混合，其中Al粉、Al-Si中间体及BN原料的重量比为4∶5∶3。加入市售水玻璃搅拌均匀，其中水玻璃与粉末按照0.16L∶1kg比例加入，将湿料过筛后烘干干燥，筛分得到粒度范围为65～150μm的封严涂层材料。

实施例4