[发明专利]一种钛合金叶片凸肩耐磨涂层修复方法

说明书

本发明属于航空发动机防护涂层领域，尤其涉及一种钛合金叶片凸肩耐磨涂层修复方法。本发明采用电化学法与喷砂法相结合的方法去除叶片凸肩表面损伤涂层，并利用爆炸喷涂或者超音速火焰喷涂的方法在凸肩表面制备硬度梯度结构耐磨涂层，其中底层由Ni基金属和Al₂O₃混合组成，硬度满足380～500HV；面层为WC‑25Co耐磨涂层。通过对叶盆凸肩和叶背凸肩进行对称装卡和交替修复，实现了凸肩耐磨涂层的高精度修复。该方法对压气机叶片凸肩耐磨涂层进行修复，具有单次修复基体损伤小、尺寸精度高、修复成本低和可靠性高等优势。

技术领域

本发明属于航空发动机防护涂层领域，尤其涉及一种钛合金压气机叶片凸肩耐磨涂层的修复方法。

背景技术

航空发动机工作时，压气机叶片要求承受巨大的离心负荷、气动负荷、热负荷及振动负荷，加之叶片数量多故障概率较高，这其中以振动故障最为突出。为了解决振动问题，压气机叶片通常利用库伦摩擦阻尼进行减振。对于大展弦比风扇叶片通常采用叶身凸肩进行减振。为了保护钛合金叶片和防止由于叶片震动而磨损凸肩接触面，通常在凸肩接触面喷涂专用硬质合金涂层，同时在硬质合金涂层表面涂覆低摩擦系数干膜润滑剂。常用的工艺方法包含：钎焊、激光熔敷、等离子喷涂和爆炸喷涂，这其中以爆炸喷涂技术的应用较为广泛。

压气机叶片在使用过程中由于受到高压气流冲击和振动疲劳作用，经过一个使用周期后需要进行凸肩耐磨涂层修复。然而叶片凸肩耐磨涂层修复与新制件不同，需要解决诸多问题：(1)涂层硬度较高，修理前残余涂层去除难度大；(2)喷涂过程中薄壁件变形量控制；(3)喷涂后加工困难。迫切需要摸索出一套行之有效的修复方法。

现有技术中，如专利CN101613860、CN105328396、CN201410667839.0，在材料和喷涂制备工艺过程上或者在修复过程、修复要求上均存在较大区别。

如论文“航空发动机风扇叶片凸肩的结构设计(航空发动机，2004,30,14-17)”虽然介绍了压气机工作叶片凸肩的涂层材料体系，但对于叶片的修复过程和修复方法并未涉及。

发明内容

本发明的目的是：提出一种钛合金叶片凸肩耐磨涂层修复方法。采用本工艺方法，可以对压气机叶片凸肩耐磨涂层进行低成本快速修复，并达到涂层延寿的目的。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种钛合金叶片凸肩耐磨涂层修复方法，所述修复方法包含以下步骤：

步骤一、对涂层区域以外的叶身进行保护；将叶片凸肩涂层区域浸入化学溶液，采用电化学法对涂层进行去除；对于残留涂层进行清洗和烘干，随后采用喷砂工艺进行去除；

步骤二、采用热喷涂工艺制备双层结构耐磨涂层：

其中底层采用Ni基金属粉末和Al₂O₃颗粒的机械混合粉末，喷涂厚度为50μm～100μm，涂层硬度应满足380～500HV；

面层采用WC-Co粉末，喷涂厚度300～500μm，涂层硬度满足650～900HV，涂层结合强度≥70MPa；

步骤三、叶片凸肩耐磨涂层修复：

首先，采用卡具对叶盆凸肩和叶背凸肩平行于涂层面进行对称装夹；

随后，对叶盆凸肩涂层面进行耐磨涂层喷涂，以叶背面无涂层凸肩面为基准，采用金刚石砂轮磨削叶盆凸肩耐磨涂层表面至规定尺寸；

最后，对叶背面凸肩涂层面进行耐磨涂层喷涂，喷涂完成后以叶盆凸肩耐磨涂层表面为基准，采用金刚石砂轮磨削叶背面凸肩耐磨涂层至规定尺寸；

步骤四、加工完成后，在耐磨涂层表面，采用气体喷枪喷涂MoS₂涂料作为润滑层，润滑层厚度0.01～0.05μm；