一種新型熱噴涂用柔性線材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于渦輪發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，具體為一種新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，采 用粉末材料用于在高溫下工作具有抗磨粒、抗硬面、抗微動和顆粒沖蝕磨損性能的零部件 表面涂層涂敷，可以廣泛應(yīng)用于各型發(fā)動機(jī)類似零件表面涂層的制備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在研制現(xiàn)代化燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)時(shí)，無論是提高發(fā)動機(jī)本身的效率，還是提高發(fā)動 機(jī)部件特別是壓氣機(jī)的效率都具有很大的意義。而發(fā)動機(jī)熱端部件，尤其是燃燒室部件，所 使用材料的耐熱性非常重要。為此，需要在材料表面上涂敷各種不同的耐熱涂層，以降低由 于高溫產(chǎn)生的氣體腐蝕、材料磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，獲得的熱噴涂用 柔性線材具備較高的涂層隔熱性能和結(jié)合強(qiáng)度，滿足發(fā)動機(jī)零部件使用工況要求。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] -種新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，具體步驟如下：
[0006] 1)合金粉末的制備 [0007] a)配料
[0008] 合金粉末采用鎳基合金，按重量百分比計(jì)，其化學(xué)成分為：Al 20~24 ;Cr 1.5~ 4. 0 ;W 0· 5 ~2. 0 ;Mo 0· 5 ~2. 0 ;Co 0· 5 ~2. 0 ;Ti I. 0 ~I. 5 ;Ni 余量；
[0009] b)熔煉
[0010] I )中頻電源按操作規(guī)范進(jìn)行；
[0011] II )投料順序：銀、絡(luò)、媽、鑰、鉆、錯(cuò)鐵、欽鐵；
[0012] III)出爐溫度約1500~1600°C，并霧化過程中持續(xù)加熱；
[0013] IV )通上氮?dú)?，出爐霧化；
[0014] c)霧化工藝參數(shù)
[0015] 環(huán)縫0· 6~1.0 mm ;漏嘴直徑5~9mm ;漏嘴高度32. 0~32. 6mm ;霧化壓力20~ 30kg/mm2；
[0016] 2)柔性線材的制備
[0017] a)在甲基硅橡膠中倒入與其相適應(yīng)的固化劑、偶聯(lián)劑，固化劑占甲基硅橡膠重量 的6 %~10 %，偶聯(lián)劑占甲基硅橡膠重量的1 %~5 %，并攪拌2分鐘以上，形成粘結(jié)劑；
[0018] b)將上述粘結(jié)劑倒入合金粉末中，合金粉末與粘結(jié)劑的重量比為90~95 :5~10 攪拌至獲得均勻的塑膠，配成的塑膠應(yīng)有粘性，并在拉伸時(shí)有光亮的纖維；
[0019] c)在壓力機(jī)上將配制的塑膠壓制成柔性線材，壓制速度為2~8米/分鐘，同時(shí)盤 放在卷筒上；
[0020] d)將柔性線材置于干燥相中，110°C ± 10°C熱處理2~3小時(shí)，空冷。
[0021] 所述的新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，合金粉末的粒度范圍如下：0. 16mm篩 上0 056mm篩上不大于5wt % ;0. 045mm篩上不大于40% ;其余為低于0. 045mm。
[0022] 所述的新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，柔性線材的直徑范圍為4. 0~4. 3mm。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：
[0024] 1、本發(fā)明通過真空霧化工藝環(huán)節(jié)設(shè)備研制，整體設(shè)備的配套性、系統(tǒng)性研究，合金 元素、雜質(zhì)元素的含量控制，特別是氧含量的控制等，制備了合金粉末，通過橡膠粘接劑體 系的選擇，柔性線材加工成型設(shè)備設(shè)計(jì)，最終制備出柔性線材。該熱噴涂用柔性線材材料正 是起著一種極其重要的承上起下的提高結(jié)合力作用，同時(shí)還要具備優(yōu)異的高溫耐熱性能。
[0025] 2、本發(fā)明通過技術(shù)方案的實(shí)施，確定了線材的制備工藝，研制的線材表面涂層的 涂覆，涂層的質(zhì)量良好，滿足了發(fā)動機(jī)的使用需求，噴涂該種新型線材能夠使零部件的工作 能力提高3~4倍。
[0026] 3、本發(fā)明滿足了發(fā)動機(jī)零部件高溫條件下長壽命工作的需要，實(shí)現(xiàn)了材料的工程 化應(yīng)用，滿足發(fā)動機(jī)制造需求，同時(shí)還可以推廣使用到其它軍機(jī)、民機(jī)和燃機(jī)，應(yīng)用前景廣 闊。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明合金粉末的制備工藝流程圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明柔性線材的制備工藝流程圖。
[0029] 圖3 (a)-圖3 (b)為柔性線材的形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 在具體實(shí)施過程中，本發(fā)明新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，具體步驟如下：
[0031] 1)合金粉末的制備
[0032] 如圖1所示，合金粉末制備的工藝流程為：高純金屬原料一高壓氮?dú)忪F化一篩分 或氣體分級一粒度合格品一分析、檢測一真空包裝一粉末成品，篩分或氣體分級后的返料 經(jīng)真空處理再進(jìn)入高壓氮?dú)忪F化。其中：
[0033] a)配料
[0034] 合金粉末米用鎳基合金，其化學(xué)成分見表1。
[0035] 表 1
[0037] b)熔煉
[0038] I )采用中頻感應(yīng)熔煉，中頻電源按操作規(guī)范進(jìn)行；
[0039] II )投料順序：銀、絡(luò)、媽、鑰、鉆、錯(cuò)鐵、欽鐵；
[0040] III)出爐溫度約1550°C，并霧化過程中持續(xù)加熱；
[0041] IV )通上氮?dú)?，出爐霧化。
[0042] c)霧化工藝參數(shù)
[0043] 氮?dú)忪F化工藝參數(shù)見表2。
[0044] 表 2
[0046] d)后處理
[0047] 后處理包括粉末收集、篩分、檢驗(yàn)等，合金粉末的粒度范圍如下：0. 16mm篩上0 ; 0. 056mm篩上不大于5wt% ;0. 045mm篩上不大于40% ;其余為低于0. 045mm。
[0048] 2)柔性線材的制備
[0049] 如圖2所示，柔性線材制備的工藝流程為：NiAlW粉末原料一捏合原料按規(guī)格配制 -混合、攪拌一攪拌捏合一擠壓加工一烘干一檢測一產(chǎn)品，攪拌捏合時(shí)加入粘結(jié)劑。其中：
[0050] a)按重量比配料見表3。
[0051] 表 3 [
[0053] b)甲基硅橡膠中倒入與其相適應(yīng)的固化劑、偶聯(lián)劑，固化劑占甲基硅橡膠重量的 6%~10%，偶聯(lián)劑占甲基娃橡膠重量的1 %~5%，并攪拌2分鐘以上（一般為5~10分 鐘），形成粘結(jié)劑；
[0054] c)將上述粘結(jié)劑倒入合金粉末中，攪拌至獲得均勻的塑膠，配成的塑膠應(yīng)有粘性， 并在拉伸時(shí)有光亮的纖維；
[0055] d)在壓力機(jī)上將配制的塑膠壓制成柔性線材，壓制速度為2~8米/分鐘，同時(shí)盤 放在專用的卷筒上；
[0056] e)將柔性線材置于干燥相中，110°C ±10°C熱處理2~3小時(shí)，空冷。如圖3(a)-圖 3 (b)所示，從柔性線材的形貌圖，合金粉末牢牢地鑲嵌在粘結(jié)劑中，粘結(jié)劑占較高的體積百 分?jǐn)?shù)，柔性線材的直徑范圍為4. 0~4. 3mm〇
[0057] 實(shí)施例結(jié)果表明，該柔性線材是將合金粉末通過甲基硅橡膠拌和，壓制成柔性線 材。法、美、俄等國在解決陶瓷細(xì)粉的噴涂進(jìn)料問題時(shí)，用有機(jī)外殼包裹的柔性絲材，目前在 發(fā)達(dá)國家已被廣泛用于先進(jìn)火焰噴涂工藝的操作。但使用橡膠與合金粉末均勻拌和制成柔 性線材尚未見先例，這種柔性線材極便于噴涂操作，其中的合金成份均勻。在噴涂過程中， 借助專用機(jī)構(gòu)將柔性線材通過噴槍口中心孔送至焰流高溫區(qū)域，補(bǔ)給壓縮空氣與火焰流混 合在一起，線材極快熔化或反應(yīng)，噴射顆粒以超音速度與效率沉積于工件表面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，其特征在于，具體步驟如下： 1)合金粉末的制備 a) 配料 合金粉末采用鎳基合金，按重量百分比計(jì)，其化學(xué)成分為：A1 20~24;Cr1. 5~4. 0 ;W0· 5 ~2. 0;Mo0· 5 ~2. 0;Co0· 5 ~2. 0;Ti1. 0 ~1. 5;Ni余量； b) 熔煉 1) 中頻電源按操作規(guī)范進(jìn)行； II)投料順序：銀、絡(luò)、媽、鑰、鉆、錯(cuò)鐵、欽鐵； III)出爐溫度約1500~1600°C，并霧化過程中持續(xù)加熱； IV)通上氮?dú)?，出爐霧化； c) 霧化工藝參數(shù) 環(huán)縫0· 6~1. 0mm;漏嘴直徑5~9mm;漏嘴高度32. 0~32. 6mm;霧化壓力20~30kg/ mm2； 2) 柔性線材的制備 a) 在甲基硅橡膠中倒入與其相適應(yīng)的固化劑、偶聯(lián)劑，固化劑占甲基硅橡膠重量的 6%~10%，偶聯(lián)劑占甲基硅橡膠重量的1%~5%，并攪拌2分鐘以上，形成粘結(jié)劑； b) 將上述粘結(jié)劑倒入合金粉末中，合金粉末與粘結(jié)劑的重量比為90~95 :5~10攪 拌至獲得均勻的塑膠，配成的塑膠應(yīng)有粘性，并在拉伸時(shí)有光亮的纖維； c) 在壓力機(jī)上將配制的塑膠壓制成柔性線材，壓制速度為2~8米/分鐘，同時(shí)盤放在 卷筒上； d) 將柔性線材置于干燥相中，110°C±10°C熱處理2~3小時(shí)，空冷。2. 按照權(quán)利要求1所述的新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，其特征在于，合金粉末 的粒度范圍如下：〇· 16mm篩上0 ;0· 056mm篩上不大于5wt% ;0· 045mm篩上不大于40% ;其 余為低于〇. 〇45mm。3. 按照權(quán)利要求1所述的新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，其特征在于，柔性線材 的直徑范圍為4. 0~4. 3謹(jǐn)。
【專利摘要】本發(fā)明屬于渦輪發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，具體為一種新型熱噴涂用柔性線材的制備方法，采用粉末材料用于在高溫下工作具有抗磨粒、抗硬面、抗微動和顆粒沖蝕磨損性能的零部件表面涂層涂敷，可以廣泛應(yīng)用于各型發(fā)動機(jī)類似零件表面涂層的制備。本發(fā)明通過真空霧化工藝環(huán)節(jié)設(shè)備研制，整體設(shè)備的配套性、系統(tǒng)性研究，合金元素、雜質(zhì)元素的含量控制，特別是氧含量的控制等，制備了合金粉末，通過橡膠粘接劑體系的選擇，柔性線材加工成型設(shè)備設(shè)計(jì)，最終制備出柔性線材。該熱噴涂用柔性線材材料正是起著一種極其重要的承上起下的提高結(jié)合力作用，同時(shí)還要具備優(yōu)異的高溫耐熱性能，滿足了發(fā)動機(jī)的使用需求，噴涂該種新型線材能夠使零部件的工作能力提高3～4倍。
【IPC分類】C22C19/05, C23C4/073
【公開號】CN105385898
【申請?zhí)枴緾N201510818616
【發(fā)明人】宋傳榮, 方波, 章德銘, 李漢運(yùn), 宋璽玉
【申請人】沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2015年11月20日