[发明专利]一种发动机叶轮的热障涂层及表面处理方法

说明书

本发明涉及B23P6，更具体地，本发明涉及一种发动机叶轮的热障涂层及表面处理方法。发动机叶轮的热障涂层包括第一涂层、第二涂层和第三涂层；第一涂层的厚度为87‑97μm，第二涂层的厚度为360‑380μm，第三涂层的厚度为360‑400μm。第一涂层中，控制镍粉、碳化铬、氧化铝和氧化钇的重量比为(13‑17)：(15‑20)：(15‑20)：(5‑10)，不仅提高了涂层的抗气蚀效果，还提高了涂层的抗热震效果，涂层不易开裂和剥离，本发明提供的发动机叶轮的热障涂层在一定电流下，使用等离子设备喷涂，用激光重熔机加工后，不仅是涂层的品质提高，还提高了飞行器引擎工作的可靠性。

技术领域

本发明涉及B23P6，更具体地，本发明涉及一种发动机叶轮的热障涂层及表面处理方法。

背景技术

发动机叶轮是航空发动机的重要组成部件。叶轮和叶片相连，叶片高速旋转，把高温高压的气体吸入燃烧器组件，为引擎运行提供动力。在这种高温高压的苛刻环境下，为了能保证发动机叶轮和叶片的稳定工作，在叶轮和叶片的表面处理过程，通常需要使用边界层冷却、隔热涂层等一些方式。

专利号CN113102145A的专利提供了一种涡轮发动机叶轮生产表面处理方法，通过改善表面处理设备的结构，使得四散的涂料在喷涂时被水带走，使得涂料不易堆积，从而保证了叶轮的质量。专利号CN103205607B的专利提供了一种抗气蚀涂层材料及具有抗气蚀涂层的高速燃油离心泵，在涂层中掺入特定比例的碳、硼、硅等元素，并控制涂层具有200um的厚度，使部件能够抗气蚀。

对叶轮喷涂涂层时，必须要提高涂层的质量，这不仅仅是要求其能够保证叶片具有抗气蚀的能力，也要求涂层能进一步提高引擎工作的可靠性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种发动机叶轮的热障涂层，所述发动机叶轮的热障涂层包括第一涂层、第二涂层和第三涂层；第一涂层的厚度为87-97μm，第二涂层的厚度为360-380μm，第三涂层的厚度为360-400μm。

优选的，第一涂层的厚度为90-95μm，第二涂层的厚度为370μm，第三涂层的厚度为370-390μm。

进一步优选的，发动机叶轮表面与第一涂层接触，热障涂层从内至外依次为第一涂层、第二涂层和第三涂层。

作为本发明一种优选的技术方案，所述第一涂层的原料包括铬元素、铝元素、镍元素、钇元素、镉元素、钯元素的一种或多种。

优选的，第一涂层的原料包括镍元素、铬元素、铝元素和钇元素。

进一步优选的，镍元素来源于镍粉；铬元素来源于碳化铬，碳化铬中，Cr含量80-90wt％，C含量10-17wt％；铝元素来源于氧化铝，粒径小于50um；钇元素来源于氧化钇，氧化钇的粒径15-25μm，比表面积30-49m²/g。

更进一步优选的，镍粉、碳化铬、氧化铝和氧化钇的重量比为(13-17)：(15-20)：(15-20)：(5-10)。

更进一步优选的，镍粉、碳化铬、氧化铝和氧化钇的重量比为15：18：16：7。

为了提高航空发动机叶轮的涂层质量，通过大量的实验，申请人发现，使第一涂层中含有镍元素、铬元素、铝元素和钇元素，并控制上述元素的比例，尤其是使得镍粉、碳化铬、氧化铝和氧化钇的重量比为(13-17)：(15-20)：(15-20)：(5-10)时，不仅提高了涂层的抗气蚀效果，还提高了涂层的抗热震效果。在等离子喷涂涂料时，Cr含量80-90wt％，C含量10-17wt％的碳化铬、粒径小于50um的氧化铝、粒径15-25μm，比表面积30-49m²/g的氧化钇和镍粉共同作用，各原料之间发生特定的接触，同时由于高温又会产生部分新的粒子杂质，使得第一涂层形成了独特的结构，孔隙率、粗糙程度均受到影响，且粒子之间发生特定的团聚，同时与被喷涂基材和第二涂层的配合效果提高，导致涂层抗气蚀和抗热震效果提高，涂层不易开裂和剥离。