一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末的制备方法

摘要

本发明属于表面处理技术，涉及一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末及其制备方法。本发明的高温可磨耗梯度封严涂层粉末，其特征在于，该封严涂层粉末由粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末三种粉末组成。本发明的高温可磨耗梯度封严涂层粉末的制备步骤如下：第一次粉末烘烤；粉末称重及混合；第二次粉末烘烤；粉末封装。本发明提出了一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末及其制备方法，满足了我国航空发动机研制的需要。

权利要求

1.一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末的制备方法，该封严涂层粉末由粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末三种粉末组成，粘结层粉末是镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末与镍铬钴铝钽硼的混合物，镍铬钴铝钽硼的重量占粘结层粉末重量的10％～20％，余量为镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末；中间层粉末是镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末、聚苯酯与镍铬钴铝钽硼的混合物，镍铬钴铝钽硼的重量占中间层粉末重量的30％～40％，聚苯酯的重量占中间层粉末重量8％～12％，余量为镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末；表层粉末是镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末与聚苯酯组成，聚苯酯的重量占表层粉末重量

8％～12％，余量为镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末；其特征在于，制备的步骤如下：

1.1、第一次粉末烘烤：将所要使用的粉末原料放置在注明粉末原料名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，聚苯酯粉末原料的烘烤温度为60℃±10℃，其它粉末原料的烘烤温度为

100℃±20℃，烘烤时间不少于1h；

1.2、粉末称重及混合：按比例分别称取粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末并分别放入三个带有搅拌机构和密封盖的密闭容器中，粘结层粉末的搅拌时间为30min±10min；中间层粉末和表层粉末的搅拌时间为60min±10min；

1.3、第二次粉末烘烤：将粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末重新放置在注明粉末名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，粘结层粉末的烘烤温度为100℃±20℃，中间层粉末和表层粉末的烘烤温度为60℃±10℃，保温时间不少于1h，然后随炉冷却到室温；

1.4、粉末封装：将粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末分别倒入密闭容器或密封袋内放置，拧紧密封盖或对密封袋抽真空处理。

说明书

一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于表面处理技术，涉及一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着航空航天技术的发展，例如航空燃气涡轮机向高流量比、高推重比、高涡轮进口温度方向发展，目前现有的高温合金已经难以满足要求。由此产生了功能梯度材料(Functionally Graded Materials，简称FGM)，它是依据材料设计的新概念和新思想而设计的，材料的成分沿厚度方向由一侧向另一侧连续变化，使材料性能也连续变化，以减小和克服结合部位的性能不匹配因素。高温可磨耗梯度封严涂层粉末涂覆在航空发动机燃烧室机匣内壁上，实现涡轮转子叶片与机匣内壁的封严。高温可磨耗梯度封严涂层从机匣内壁金属基体到涂层表层的组分和性能应该是无界面连续渐变的，因为这种连续变化的涂层组织结构，具有最佳性能匹配，结合力较高，在高温或温差变化大的环境下，不会产生突变的热应力，能有效地防止涂层剥落。未检索到国内外关于高温可磨耗梯度封严涂层粉末的成分及制备方法的公开文献。

发明内容

[0003] 本发明的目的是：提出一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末及其制备方法，以满足我国航空发动机研制的需要。

[0004] 本发明的技术方案是：一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末的制备方法，该封严涂层粉末由粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末三种粉末组成，粘结层粉末是镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末与镍铬钴铝钽硼的混合物，镍铬钴铝钽硼的重量占粘结层粉末重量的10％～20％，余量为镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末；中间层粉末是镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末、聚苯酯与镍铬钴铝钽硼的混合物，镍铬钴铝钽硼的重量占中间层粉末重量的30％～40％，聚苯酯的重量占中间层粉末重量8％～12％，余量为镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末；表层粉末是镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末与聚苯酯组成，聚苯酯的重量占表层粉末重量8％～12％，余量为镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末；其特征在于，制备的步骤如下：

[0005] 1、第一次粉末烘烤：将所要使用的粉末原料放置在注明粉末原料名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，聚苯酯粉末原料的烘烤温度为60℃±10℃，其它粉末原料的烘烤温度为100℃±20℃，烘烤时间不少于1h；

[0006] 2、粉末称重及混合：按比例分别称取粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末并分别放入三个带有搅拌机构和密封盖的密闭容器中，粘结层粉末的搅拌时间为30min±10min；中间层粉末和表层粉末的搅拌时间为60min±10min；

[0007] 3、第二次粉末烘烤：将复合后的粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末重新放置在注明粉末名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，粘结层粉末的烘烤温度为100℃±20℃，中间层粉末和表层粉末的烘烤温度为60℃±10℃，保温时间不少于1h，然后随炉冷却到室温；

[0008] 4、粉末封装：将粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末分别倒入密闭容器或密封袋内放置，拧紧密封盖或对密封袋抽真空处理。

[0009] 本发明的优点是：提出了一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末及其制备方法，满足了我国航空发动机研制的需要。

具体实施方式

[0010] 下面对本发明做进一步详细说明。一种高温可磨耗梯度封严涂层粉末的制备方法，该封严涂层粉末由粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末三种粉末组成，粘结层粉末是镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末与镍铬钴铝钽硼的混合物，镍铬钴铝钽硼的重量占粘结层粉末重量的10％～20％，余量为镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末；中间层粉末是镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末、聚苯酯与镍铬钴铝钽硼的混合物，镍铬钴铝钽硼的重量占中间层粉末重量的30％～40％，聚苯酯的重量占中间层粉末重量8％～12％，余量为镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末；表层粉末是镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末与聚苯酯组成，聚苯酯的重量占表层粉末重量8％～12％，余量为镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末；其特征在于，制备的步骤如下：

[0011] 1、第一次粉末烘烤：将所要使用的粉末原料放置在注明粉末原料名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，聚苯酯粉末原料的烘烤温度为60℃±10℃，其它粉末原料的烘烤温度为100℃±20℃，烘烤时间不少于1h；

[0012] 2、粉末称重及混合：按比例分别称取粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末并分别放入三个带有搅拌机构和密封盖的密闭容器中，粘结层粉末的搅拌时间为30min±10min；中间层粉末和表层粉末的搅拌时间为60min±10min；

[0013] 3、第二次粉末烘烤：将复合的粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末重新放置在注明粉末名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，粘结层粉末的烘烤温度为100℃±20℃，中间层粉末和表层粉末的烘烤温度为60℃±10℃，保温时间不少于1h，然后随炉冷却到室温；

[0014] 4、粉末封装：将粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末分别倒入密闭容器或密封袋内放置，拧紧密封盖或对密封袋抽真空处理。

[0015] 本发明的使用方法是：

[0016] 1、粘结层喷涂：采用大气等离子喷涂设备，对镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末与镍铬钴铝钽硼的混合物喷涂粘结层，粘结层涂层厚度为0.1～0.2mm。

[0017] 2、中间层喷涂：采用大气等离子喷涂设备，对镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末、聚苯酯与镍铬钴铝钽硼的混合物喷涂中间层，中间层涂层厚度为0.2～0.4mm。

[0018] 3、表层喷涂：采用大气等离子喷涂设备，镍铬铝钇粉末或者镍钴铬铝钇粉末与聚苯酯混合物喷涂表层，表层涂层厚度为3.2～4.0mm。

[0019] 4、空气炉热处理：在大气状态下，采用电炉对零件进行处理，热处理温度为400℃±10℃，保温时间60min±10min。

[0020] 5、真空热处理：零件抽真空到0.1mbar，热处理温度为1050℃±10℃，保温时间120min±10min。

[0021] 实施例1，某型航空发动机涡轮转子叶片高温可磨耗梯度封严涂层粉末的制备。

[0022] 粉末组成：粘结层粉末是镍钴铬铝钇粉末与镍铬钴铝钽硼粉末的混合物，镍铬钴铝钽硼的重量占粘结层粉末重量的10％，镍钴铬铝钇粉末重量占粘结层粉末重量的90％；中间层粉末是镍钴铬铝钇粉末、聚苯酯与镍铬钴铝钽硼粉末的混合物，镍铬钴铝钽硼粉末的重量占中间层粉末重量30％，聚苯酯粉末的重量占中间层粉末重量8％，镍钴铬铝钇粉末的重量占中间层粉末重量62％；表层粉末是镍钴铬铝钇粉末与聚苯酯组成，聚苯酯的重量占表层粉末重量8％，镍钴铬铝钇粉末的重量占表层粉末重量92％。

[0023] 粉末制备：第一次粉末烘烤：将所要使用的粉末原料放置在注明粉末原料名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，聚苯酯粉末原料的烘烤温度为50℃，其它粉末原料的烘烤温度为90℃，烘烤时间140min；粉末称重及混合：按粉末配备，称取粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末并分别放入三个带有搅拌机构和密封盖的密闭容器中，粘结层粉末的搅拌时间为30min；中间层粉末和表层粉末的搅拌时间为60min；第二次粉末烘烤：将复合好的粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末重新放置在注明粉末名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，粘结层粉末的烘烤温度为90℃，中间层粉末和表层粉末的烘烤温度为60℃，保温时间110min，然后随炉冷却到室温；粉末封装：将粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末分别倒入密闭容器或密封袋内放置，拧紧密封盖或对密封袋抽真空处理。

[0024] 涂层的制备：粘结层喷涂：采用大气等离子喷涂设备，对镍钴铬铝钇粉末与镍铬钴铝钽硼的混合物喷涂粘结层，粘结层涂层厚度为0.1mm。中间层喷涂：采用大气等离子喷涂设备，对镍钴铬铝钇粉末、聚苯酯与镍铬钴铝钽硼的混合物喷涂中间层，中间层涂层厚度为0.2mm。表层喷涂：采用大气等离子喷涂设备，镍钴铬铝钇粉末与聚苯酯混合物喷涂表层，表层涂层厚度为3.5mm。空气炉热处理：在大气状态下，采用电炉对零件进行处理，热处理温度为400℃，保温时间60min。真空热处理：零件抽真空到0.1mbar，热处理温度为1050℃，保温时间120min。

[0025] 实施例2，某舰载机航空发动机涡轮转子叶片高温可磨耗梯度封严涂层粉末的制备。

[0026] 粉末组成：粘结层粉末是镍钴铬铝钇粉末与镍铬钴铝钽硼的混合物，镍铬钴铝钽硼的重量占粘结层粉末重量的15％，镍钴铬铝钇粉末重量占粘结层粉末重量的85％；中间层粉末是镍钴铬铝钇粉末、聚苯酯与镍铬钴铝钽硼的混合物，镍铬钴铝钽硼的重量占中间层粉末重量40％，聚苯酯的重量占中间层粉末重量10％，镍钴铬铝钇粉末的重量占中间层粉末重量50％；表层粉末是镍钴铬铝钇粉末与聚苯酯组成，聚苯酯的重量占表层粉末重量10％，镍钴铬铝钇粉末的重量占表层粉末重量90％。

[0027] 粉末制备：第一次粉末烘烤：将所要使用的粉末原料放置在注明粉末原料名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，聚苯酯粉末原料的烘烤温度为60℃，其它粉末原料的烘烤温度为120℃，烘烤时间110min；粉末称重及混合：称取粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末并分别放入三个带有搅拌机构和密封盖的密闭容器中，粘结层粉末的搅拌时间为30min；中间层粉末和表层粉末的搅拌时间为60min；第二次粉末烘烤：将粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末重新放置在注明粉末名称的托盘内，放入烘箱内烘烤，粘结层粉末的烘烤温度为100℃，中间层粉末和表层粉末的烘烤温度为70℃，保温时间110min，然后随炉冷却到室温；粉末封装：将粘结层粉末、中间层粉末和表层粉末分别倒入密闭容器或密封袋内放置，拧紧密封盖或对密封袋抽真空处理。