專利名稱：一種熱噴涂封嚴(yán)涂層材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱噴涂封嚴(yán)涂層材料的制備方法，屬于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)具有可磨耗性的封嚴(yán)涂層材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，節(jié)能降耗已成為人類面臨的嚴(yán)峻任務(wù)。設(shè)計(jì)與制造先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅可以追求飛機(jī)更安全、更高效、更舒適的性能，而且還能達(dá)到低油耗、大推力、長(zhǎng)壽命的目標(biāo)。資料表明，航空發(fā)動(dòng)機(jī)直接的運(yùn)行費(fèi)用中用于油耗的占53%， 葉尖漏氣損失約占發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)損失的10 40% ；典型發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪葉尖間隙每減小 0. 13 0. 25mm，油耗可減少0.5 1%，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可提高2%左右。為此應(yīng)盡量提高渦輪機(jī)進(jìn)口氣體溫度，并減小轉(zhuǎn)子與靜子部件之間的間隙。但當(dāng)結(jié)構(gòu)與材料一定時(shí)，提高渦輪機(jī)進(jìn)口氣體溫度是有限的，因此減小壓氣機(jī)、渦輪機(jī)葉尖與機(jī)匣之間間隙的氣路封嚴(yán)技術(shù)就成為提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要手段?？赡ズ姆鈬?yán)涂層材料位于發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)和渦輪機(jī)的機(jī)匣上，有助于減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和定子的徑向間隙，對(duì)提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和可靠性有重要影響?，F(xiàn)有復(fù)合型A1/BN 為俄系封嚴(yán)涂層材料，但在500°C試驗(yàn)過程中隨著時(shí)間的延長(zhǎng)涂層出現(xiàn)了硬度提高明顯，抗熱震性能和耐熱性能變差而導(dǎo)致涂層開裂、剝落的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有復(fù)合型A1/BN為俄系封嚴(yán)涂層材料，但在500°C試驗(yàn)過程中隨著時(shí)間的延長(zhǎng)涂層出現(xiàn)了硬度提高明顯，抗熱震性能和耐熱性能變差而導(dǎo)致涂層開裂、剝落的問題，進(jìn)而提供一種熱噴涂封嚴(yán)涂層材料的制備方法，其技術(shù)方案包括將鋁粉和硅粉的混合粉末在保護(hù)性氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，再經(jīng)過破碎、分級(jí)后得到鋁硅中間體粉末；將原料氮化硼或石墨、鋁硅合金粉或者所述鋁硅中間體粉末、鋁粉和粘結(jié)劑通過團(tuán)聚制粒方法進(jìn)行復(fù)合；對(duì)經(jīng)過所述復(fù)合獲得的粉末進(jìn)行烘干、篩分，得到預(yù)定粒度的封嚴(yán)涂層材料。本發(fā)明的有益效果是向現(xiàn)有的A1/BN或Al/Cg復(fù)合粉末配方中，加入一定比例的 Al-Si中間體或者AlSi合金粉，制備方法簡(jiǎn)單、工藝成熟，所得粉末致密度與流動(dòng)性好，成分分布均勻，噴涂工藝適應(yīng)性好，有效提高了涂層的可磨耗性、熱穩(wěn)定性與抗氧化性，具有廣闊的國(guó)防應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了下面幾個(gè)較佳的實(shí)施例實(shí)施例1首先將鋁粉和硅粉按照重量比為(0.01 1) 4的比例進(jìn)行混合，將混合粉末在保護(hù)性氣氛下燒結(jié)，經(jīng)破碎、分級(jí)后得到中間體粉末。鋁粉和硅粉的粒度范圍均為IOnm 50 μ m ；保護(hù)性氣氛為氮?dú)?、氬氣、氫氣或者真空氣氛；燒結(jié)溫度為300 800°C，燒結(jié)保溫時(shí)間2 8小時(shí)。然后將原料氮化硼或石墨、鋁硅中間體或鋁硅合金粉、鋁粉和粘結(jié)劑通過團(tuán)聚制粒方法進(jìn)行復(fù)合。氮化硼粉末為石墨化指數(shù)高、片層結(jié)構(gòu)好的國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口六方氮化硼； 石墨為天然石墨或人造石墨；鋁硅合金粉中硅含量為5 25wt %，粒度為20 50 μ m ；鋁粉粒度為40 100 μ m;粘結(jié)劑為水玻璃、聚乙烯醇或聚乙烯吡洛烷酮。鋁硅中間體或鋁硅合金粉含量為25 90wt%，氮化硼含量為9 50wt%。團(tuán)聚制粒方法可以是膠粘團(tuán)聚，也可以是噴霧干燥。對(duì)復(fù)合后粉末進(jìn)行烘干、篩分，得到粒度優(yōu)選范圍為45 150 μ m的封嚴(yán)涂層材料。實(shí)施例2采用膠粘團(tuán)聚法制備復(fù)合粉末，將粒度為45 100 μ m的Al粉與精選BN原料混合，其中Al粉及BN原料的重量比為41 9。加入市售水玻璃攪拌均勻，其中水玻璃與粉末按照0. 16L Ikg比例加入，將濕料過篩后烘干干燥，篩分得到粒度范圍為65 150μπι的封嚴(yán)涂層材料。實(shí)施例3將粒度為20 45 μ m Al粉和Si粉按照重量比4 1的比例球磨混合，在500 600°C氬氣保護(hù)氣氛下固相燒結(jié)6小時(shí)，經(jīng)破碎、分級(jí)后得到Al-Si中間體粉末。將粒度為 45 100 μ m的Al粉與粒度為20 45 μ m的Al-Si中間體及精選BN原料混合，其中Al 粉、Al-Si中間體及BN原料的重量比為4 5 3。加入市售水玻璃攪拌均勻，其中水玻璃與粉末按照0. 16L Ikg比例加入，將濕料過篩后烘干干燥，篩分得到粒度范圍為65 150 μ m的封嚴(yán)涂層材料。實(shí)施例4采用噴霧干燥法制備復(fù)合粉末，將粒度為20 45 μ m的Al粉與粒度為20 45 μ m 的AlSi合金粉及精選石墨原料混合均勻，其中Al粉、AlSi合金粉及石墨原料的重量比為 12 3 5。將混合粉、粘結(jié)劑、水按一定比例(如重量比30 18 2)配成料漿，進(jìn)行噴霧干燥制粒，噴霧干燥用粘結(jié)劑為聚乙烯醇，噴霧干燥進(jìn)口溫度一般控制在250 400°C、 出口溫度一般控制在100 250°C。將噴霧干燥粉末進(jìn)行篩分得到粒度范圍為45 125 μ m 的封嚴(yán)涂層材料。實(shí)施例5將粒度為20 45 μ m的Al粉和Si粉按照重量比5 1的比例球磨混合，在500 600°C氬氣保護(hù)氣氛下固相燒結(jié)6小時(shí)，經(jīng)破碎、分級(jí)后得到Al-Si中間體粉末。將粒度為 20 45 μ m的Al粉與粒度為20 45 μ m的Al-Si中間體及精選BN原料混合，其中Al粉、 Al-Si中間體及BN原料的重量比為11 5 4。將混合粉、粘結(jié)劑、水按一定比例配成料漿，進(jìn)行噴霧干燥制粒，噴霧干燥用粘結(jié)劑為聚乙烯吡洛烷酮，噴霧干燥進(jìn)口溫度一般控制在250 400°C、出口溫度一般控制在100 250°C。將噴霧干燥粉末進(jìn)行篩分得到粒度范圍為45 125 μ m的封嚴(yán)涂層材料。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是在A1/BN或Al/Cg復(fù)合粉的制備過程中，加入Al-Si中間體或AlSi合金粉，通過提高Si的含量使所制備的涂層具有結(jié)合強(qiáng)度高、硬度低、可磨耗性優(yōu)良的特點(diǎn)，有效地提高了涂層的壽命與可靠性。
采用本具體實(shí)施方式
提供的技術(shù)方案，通過在向現(xiàn)有的A1/BN或Al/Cg復(fù)合粉末配方中，加入一定比例的Al-Si中間體或者AlSi合金粉，制備方法簡(jiǎn)單、工藝成熟，所得粉末致密度與流動(dòng)性好，成分分布均勻，噴涂工藝適應(yīng)性好，有效提高了涂層的可磨耗性、熱穩(wěn)定性與抗氧化性，具有廣闊的國(guó)防應(yīng)用前景。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種熱噴涂封嚴(yán)涂層材料的制備方法，其特征在于，包含將鋁粉和硅粉的混合粉末在保護(hù)性氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，再經(jīng)過破碎、分級(jí)后得到鋁硅中間體粉末；將原料氮化硼或石墨、鋁硅合金粉或者所述鋁硅中間體粉末、鋁粉和粘結(jié)劑通過團(tuán)聚制粒方法進(jìn)行復(fù)合；對(duì)經(jīng)過所述復(fù)合獲得的粉末進(jìn)行烘干、篩分，得到預(yù)定粒度的封嚴(yán)涂層材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的硅粉和鋁粉按照重量比為0 1 4的比例混合，所述鋁粉和硅粉的粒度范圍均為IOnm 50 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)性氣氛為氮?dú)?、氬氣、氫氣或者真空氣氛?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)溫度為300 800°C，燒結(jié)保溫時(shí)間為2 8小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的氮化硼為六方氮化硼，石墨為天然石墨或人造石墨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的鋁硅合金粉中硅含量按重量比為5 25%，粒度為20 50 μ m ；鋁粉粒度為40 100 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的粘結(jié)劑為水玻璃、聚乙烯醇或聚乙烯吡洛烷酮。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述通過團(tuán)聚制粒方法進(jìn)行復(fù)合的過程中，所述的鋁硅合金粉或者鋁硅中間體粉末的含量按重量百分比為25 90%，所述的氮化硼或石墨的含量按重量百分比為9 50%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的團(tuán)聚制粒方法是膠粘團(tuán)聚法或噴霧干燥法。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的封嚴(yán)涂層材料的粒度為45 150 μ m0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱噴涂封嚴(yán)涂層材料的制備方法，包含以下步驟首先將鋁粉和硅粉進(jìn)行混合，將混合粉末在保護(hù)性氣氛下燒結(jié)，經(jīng)破碎、分級(jí)后得到鋁硅中間體粉末；然后將原料氮化硼或石墨、鋁硅中間體或鋁硅合金粉、鋁粉和粘結(jié)劑通過團(tuán)聚制粒方法進(jìn)行復(fù)合；最后對(duì)復(fù)合后粉末進(jìn)行烘干、篩分，得到一定粒度的封嚴(yán)涂層材料。所述的鋁粉和硅粉按照重量比為(0.01～1)∶4的比例混合，鋁粉和硅粉的粒度范圍均為10nm～50μm；本發(fā)明是向現(xiàn)有的Al/BN或Al/Cg復(fù)合粉末配方中，加入一定比例的Al-Si中間體或者AlSi合金粉，所得粉末致密度與流動(dòng)性好，成分分布均勻，噴涂工藝適應(yīng)性好，有效提高了涂層的可磨耗性、熱穩(wěn)定性與抗氧化性。
文檔編號(hào)C23C4/04GK102168240SQ201110082678
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者于月光, 任先京, 侯偉驁, 劉建明, 劉笑笑, 曾克里, 田曄, 章德銘, 馬江虹, 鮑君峰 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院