[发明专利]铝硅氮化硼封严复合粉末材料、涂层及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热喷涂材料制备领域，特别是涉及一种团聚包覆型铝硅氮化硼封严复合粉末材料、涂层及制备方法。

背景技术

随着航空工业的日益发展，对航空发动机提出了越来越高的要求。目前，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了提高发动机性能的主要方法。据资料报道，在一台高压涡轮机内，间隙每减少0.13～0.25mm，油耗就能减少0.5～1.0%，发动机的效率就能提高2%左右。在发动机的制造和运行过程中，实际上无法使间隙控制为零，因此航空发动机设计和制造时在叶尖与机匣之间要预留2～3mm的间隙。过大的间隙必将使气体大量泄漏，导致发动机效率降低，而封严材料将有助于将间隙减小到最低程度（易茂龙等，航空工艺技术，1998:3）。封严涂层主要应用于航空发动机封严圈、盘（与蜂窝或可刮削涂层配合），具有动态密封作用，可提高发动机的功率和效率。

铝硅氮化硼复合封严涂层，工作温度不大于450℃，主要用于航空发动机高压压气机前机匣部位封严，在工作条件下具有良好的可磨密封特性。2000年，我国在铝氮化硼复合涂层材料的研制及试生产过程中取得了一定的成功。“十一五”期间，还在此基础上研发出复合型铝氮化硼涂层材料，通过引入硅元素来增强涂层的热强性能。尽管如此，已研制的铝基氮化硼粉末仍在满足喷涂工艺及涂层组织性能的进一步要求方面暴露出不足。这主要体现在：现有的铝基氮化硼粉末采用的氮化硼粉末粒径较细（小于10μm），在喷涂时容易烧损和飞散，涂层中可磨耗组分偏低，硬度偏高；采用的原料粉种类多，粒度、比重差异大，团聚复合后复合粉末的成分不均匀，喷涂工艺的适应性不足，涂层组织不均匀，涂层内部及涂层与基体的结合性能不足，易产生局部掉块等现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铝硅氮化硼封严复合粉末材料、涂层及制备方法，其成分均匀、喷涂适应性好，制备的可磨耗封严涂层具有组织均匀、结合强度高、抗冲蚀性能、可磨耗性能和热稳定性能优异的特点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种铝硅氮化硼封严复合粉末材料，所述粉末材料由若干团聚包覆型颗粒组成，每个团聚包覆型颗粒以六方氮化硼为核心，铝硅合金粉黏附在所述核心表面形成包覆层，所述团聚包覆型粉末材料中按重量计各组成组分含量为：BN：18～22%，Si：7～9%，Al：余量。

本发明还提供一种本发明所述的铝硅氮化硼封严复合粉末材料的制备方法，包括：

以铝硅合金粉末、六方氮化硼粉末和粘结剂为原料；

所述六方氮化硼粉末采用：将粒径10μm以下的六方氮化硼超细粉末通过团聚、烧结、破碎处理制成的团聚型六方氮化硼粉末；

制备复合粉末：将所述铝硅合金粉末通过所述粘结剂均匀团聚包覆在所述六方氮化硼粉末表面形成若干团聚包覆型颗粒，所述团聚包覆型颗粒组成的粉末材料即为铝硅氮化硼封严复合粉末材料。

本发明进一步提供一种铝硅氮化硼封严复合粉末材料的涂层的制备方法，其特征在于，采用本发明所述的铝硅氮化硼封严复合粉末材料为喷涂材料原料；包括以下步骤：

将工件进行除油、喷砂预处理，将作为喷涂材料的所述铝硅氮化硼封严复合粉末材料进行烘干处理；

在所述工件表面喷涂底层；

采用等离子喷涂向所述工件表面的底层上喷涂所述铝硅氮化硼封严复合粉末材料，在所述底层上形成可磨耗封严用涂层。

本发明的有益效果为：该铝硅氮化硼封严复合粉末材料由团聚包覆型颗粒组成，团聚包覆型颗粒以六方氮化硼为核心，黏附在所述核心表面铝硅合金粉形成包覆层，具有成分均匀、喷涂适应性好的特点；利用该铝硅氮化硼封严复合粉末材料，可采用等离子喷涂工艺制备封严涂层，具有更高结合强度，可磨耗和热稳定性能更加优异，应用在发动机的压气机部件上可以取得很好的密封效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的铝硅合金粉末的形貌图；

图2为本发明实施例提供的团聚型六方氮化硼粉末的形貌图；

图3为本发明实施例提供的团聚包覆型铝硅氮化硼粉末颗粒形貌图；

图4为本发明实施例提供的等离子喷涂的铝硅氮化硼涂层的金相组织形貌图；

图5为现有技术的等离子喷涂的原铝基氮化硼涂层的金相组织形貌图。

具体实施方式