專利名稱：一種高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂層的制備方法，特別涉及一種高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)的前、后機(jī)匣分別采用鐵基和鎳基合金制作，在使用過程中，前 后機(jī)匣的對接處處于振動狀態(tài)，并容易發(fā)生沖擊磨損，原有的耐磨涂層由于硬度較低、韌性 較差，在磨損一段時間后發(fā)生損壞，使前后機(jī)匣的壽命縮短，制備一種高耐磨性能的涂層， 解決航空設(shè)備的磨損，延長航空設(shè)備的使用壽命是目前急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法，目的在
于通過選擇涂層粉末，采用超音速火焰噴涂方法，調(diào)節(jié)噴涂參數(shù)，在鐵基、鎳基鍛造合金上
獲得具有高密度的耐磨涂層。 本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行 1、將碳化鎢涂層粉末平鋪烘干，平鋪厚度10 30mm，烘干溫度為90 ll(TC，烘 干時間至少2h。 2、將鐵基或鎳基鍛造合金表面用有機(jī)溶劑清洗干凈，然后采用吹砂方法去除氧化 皮等雜質(zhì)。所述的有機(jī)溶劑為乙醇或丙酮。 3、將鐵基或鎳基鍛造合金固定，采用超音速火焰噴涂設(shè)備，將上述碳化鎢涂層粉 末噴涂到鐵基或鎳基鍛造合金表面，噴涂的工藝參數(shù)為噴涂距離360 390mm，送粉速率 65 80g/min，送粉氣體壓力3. 5 4. Obar，獲得耐磨涂層。
4、清理鐵基或鎳基鍛造合金表面。 上述的碳化鎢涂層粉末成分按重量百分比為Co 15 19%，C 4. 5 6%，F(xiàn)e 0 2. 5%，余量為W。 獲得的耐磨涂層厚度為0. 20 0. 35mm，涂層的組織特征為，碳化物在鈷基體內(nèi)均 勻分布，界面污染小于10% ，涂層中氧化物含量《1 % ，孔隙率《0. 5% ，未熔顆粒占40 65X;涂層的拉伸強(qiáng)度至少為69MPa，R15N宏觀硬度至少85，HV0. 3顯微硬度為950 1300 ; 與等離子噴涂方式獲得的涂層相比，耐磨性能有極大提高。 本發(fā)明的高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法工藝可靠，適合批量生產(chǎn)，不僅能用 于航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)前、后機(jī)匣對接磨損處耐磨涂層的涂覆，而且可以應(yīng)用于各種類型的 地面燃?xì)鈾C(jī)輪以及能源、電力、印刷等行業(yè)的易磨損部件的涂層涂覆，可以有效延長部件的 使用壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景。上述方法涂覆的涂層經(jīng)過測試，發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)的前、后機(jī) 匣壽命從原來的200h提高到1000h，采用本發(fā)明的方法能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例中采用的超音速火焰噴涂設(shè)備為JP-5000型超音速火焰噴涂設(shè)備， 火焰噴涂過程中粉末粒子的速率為350 400m/s，氧氣流量為1720 1750SCFH(立方英 尺/小時)，氧氣壓力為180 210psi (磅/平方英寸)，煤油流量為6. 4 7. OGPH(加侖 /小時)，煤油壓力為150 180psi(磅/平方英寸)。
本發(fā)明實施例中采用的鐵基鍛造合金型號為M152。
本發(fā)明實施例中采用的鎳基鍛造合金型號為GH909。 本發(fā)明實施例中采用的吹砂時采用36目白剛玉，吹砂時壓縮空氣的壓強(qiáng)為0. 2 0. 4MPa，吹砂距離90 110mm，角度為70° 80° 。 本發(fā)明實施例中采用的碳化鎢涂層粉末為Diamalloy 2005，成分按重量百分比為 Co15 19%， C 4. 5 6%， Fe 0 2. 5%，余量為W。
本發(fā)明實施例中采用的乙醇和丙酮為工業(yè)用產(chǎn)品。
實施例1 采用的碳化鎢涂層粉末成分按重量百分比為Co 19%， C 6%， Fe 2. 5%，余量為W。
基體采用Ml52鐵基鍛造合金。 將碳化鎢涂層粉末平鋪烘干，平鋪厚度30mm，烘干溫度為ll(TC，烘干時間2h。
將鐵基鍛造合金表面用丙酮清洗干凈，然后采用吹砂方法去除氧化皮等雜質(zhì)。
將鐵基鍛造合金用夾具固定，采用超音速火焰噴涂設(shè)備，將上述碳化鎢涂層粉末 噴涂到鐵基鍛造合金表面，噴涂的工藝參數(shù)為噴涂距離360mm，送粉速率65g/min，送粉氣 體壓力3. 5bar，氧氣流量為1720SCFH，煤油流量為6. 4GKL
拆除夾具，采用壓縮空氣去除鐵基鍛造合金表面的浮灰。 涂層厚度為O. 26mm，涂層外觀為銀灰色。采用Leica匿I5000M光學(xué)顯微鏡觀察 涂層的組織特征為碳化物相在鈷基體內(nèi)均勻分布，界面污染3.4%，涂層中氧化物含量 0. 45%、孔隙率0. 26%、未熔顆粒為52% ;涂層的拉伸強(qiáng)度為78MPa， R15N宏觀硬度94， HVO. 3顯微硬度為980。
實施例2 采用的碳化鎢涂層粉末成分按重量百分比為Co 15 % ， C 4. 5 % ， Fe 1. 2 % ，余量為W。
基體采用GH909鎳基鍛造合金。 將碳化鎢涂層粉末平鋪烘干，平鋪厚度20mm，烘干溫度為IO(TC，烘干時間3h。
將鎳基鍛造合金表面用乙醇清洗干凈，然后采用吹砂方法去除氧化皮等雜質(zhì)。
將鎳基鍛造合金用膠布固定，采用超音速火焰噴涂設(shè)備，將上述碳化鎢涂層粉末 噴涂到鎳基鍛造合金表面，噴涂的工藝參數(shù)為噴涂距離370mm，送粉速率80g/min，送粉氣 體壓力4. Obar，氧氣流量為1730SCFH，煤油流量為6. 6GKL
拆除膠布，采用壓縮空氣去除鎳基鍛造合金表面的浮灰。 涂層厚度為0. 35mm，涂層外觀為銀灰色。采用Leica DMI5000M光學(xué)顯微鏡觀察涂 層的組織特征為碳化物在鈷基體內(nèi)均勻分布，界面污染4.3%，涂層中氧化物含量0.6%、 孔隙率0. 42%、未熔顆粒占48% :涂層的拉伸強(qiáng)度為71MPa， R15N宏觀硬度94， HVO. 3顯微 硬度為976。
實施例3
4
采用的碳化鎢涂層粉末成分按重量百分比為Co 17%， C 5.2X，余量為W。
基體采用的鍛造合金同實施例1 。 將碳化鎢涂層粉末平鋪烘干，平鋪厚度10mm，烘干溫度為9(TC，烘干時間4h。
將鐵基鍛造合金表面用丙酮清洗干凈，然后采用吹砂方法去除氧化皮等雜質(zhì)。
將鐵基鍛造合金用夾具固定，采用超音速火焰噴涂設(shè)備，將上述碳化鎢涂層粉末 噴涂到鐵基鍛造合金表面，噴涂的工藝參數(shù)為噴涂距離380mm，送粉速率70g/min，送粉氣 體壓力3. 5bar，氧氣流量為1740SCFH，煤油流量為6. 8GKL
拆除夾具，采用壓縮空氣去除鐵基鍛造合金表面的浮灰。 涂層厚度為0. 33mm，涂層外觀為銀灰色。采用Leica DMI5000M光學(xué)顯微鏡觀 察涂層的組織特征為碳化物在鈷基體內(nèi)均勻分布，界面污染2.8%，涂層中氧化物含量 0. 68%、孔隙率0. 33%、未熔顆粒占42% :涂層的拉伸強(qiáng)度為83MPa， R15N宏觀硬度98， HVO. 3顯微硬度為1027。
實施例4 采用的碳化鎢涂層粉末成分按重量百分比為Co 16.4%，C 5. 5%，F(xiàn)e 0.9%，余量 為W。 基體采用的鍛造合金同實施例2 。 將碳化鎢涂層粉末平鋪烘干，平鋪厚度15mm，烘干溫度為IO(TC，烘干時間2h。
將鎳基鍛造合金表面用乙醇清洗干凈，然后采用吹砂方法去除氧化皮等雜質(zhì)。
將鎳基鍛造合金用夾具固定，采用超音速火焰噴涂設(shè)備，將上述碳化鎢涂層粉末 噴涂到鎳基鍛造合金表面，噴涂的工藝參數(shù)為噴涂距離390mm，送粉速率80g/min，送粉氣 體壓力4. Obar，氧氣流量為1750SCFH，煤油流量為7. OGKL
拆除夾具，采用壓縮空氣去除鎳基鍛造合金表面的浮灰。
權(quán)利要求
一種高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行(1)將碳化鎢涂層粉末平鋪烘干，平鋪厚度10～30mm，烘干溫度為90～110℃，烘干時間至少2h；(2)將鐵基或鎳基鍛造合金表面用有機(jī)溶劑清洗干凈，然后采用吹砂方法去除氧化皮等雜質(zhì)；(3)將鐵基或鎳基鍛造合金固定，采用超音速火焰噴涂設(shè)備，將上述碳化鎢涂層粉末噴涂到鐵基或鎳基鍛造合金表面，噴涂的工藝參數(shù)為噴涂距離360～390mm，送粉速率65～80g/min，送粉氣體壓力3.5～4.0bar，獲得耐磨涂層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法，其特征在于所述的 有機(jī)溶劑為乙醇或丙酮。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法，其特征在于所述的 碳化鎢涂層粉末成分按重量百分比為Co 15 19%， C 4. 5 6%， Fe 0 2. 5%，余量為 W。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法，其特征在于所述的 耐磨涂層的拉伸強(qiáng)度至少為69MPa，R15N宏觀硬度至少85，HV0. 3顯微硬度為950 1300。
全文摘要
一種高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法，按以下步驟進(jìn)行(1)將碳化鎢涂層粉末平鋪烘干，平鋪厚度10～30mm，烘干溫度為90～110℃，烘干時間至少2h；(2)將鐵基或鎳基鍛造合金表面用有機(jī)溶劑清洗干凈，然后采用吹砂方法去除氧化皮等雜質(zhì)；(3)將鐵基或鎳基鍛造合金固定，采用超音速火焰噴涂設(shè)備，將上述碳化鎢涂層粉末噴涂到鐵基或鎳基鍛造合金表面，獲得耐磨涂層。本發(fā)明的高密度碳化鎢耐磨涂層的制備方法工藝可靠，適合批量生產(chǎn)，可以有效延長部件的使用壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號C23C4/10GK101717911SQ20091024854
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者張佳平, 李曉罡, 王璐, 穆坤桐, 袁福河, 黃愛華 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司