[发明专利]一种无机悬浮液涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料领域，涉及一种无机悬浮液涂料的制备方法，具体的说是一种液相涂覆用可磨耗封严涂料的制备方法。

背景技术

随着航空工业的迅速发展，对航空发动机性能提出了越来越高的要求。大推力、高效率、低油耗已成为航空发动机设计和制造的总体目标。在航空发动机和燃气机的设计和制造过程中，采取间隙控制措施可以提高机器的工作效率。据资料报道，在一台高压涡轮机内，间隙每减小0.13～0.25mm，油耗可减少0.5～1.0%，发动机效率可提高2%左右。

航空发动机设计和制造时在静子与转子之间需要采用封严措施将间隙减小到最低限度，而实际上无法使转子与静子部件之间间隙控制为零，这是因为：发动机组件的热膨胀系数及轴的热变形；转子高速旋转时离心力引起的叶片伸长；零件加工的公差及发动机装配的偏差；发动机加速、减速、和飞机着陆引起的振动及零部件因振动引起的位移等。通常采用的方法是在机匣表面喷涂可磨耗涂层，当机器运转时，可磨耗涂层被磨掉，从而保证了转子与静子之间的间隙最小，有效提高了工作效率。可磨耗封严涂层由于其生产工艺简单、维护和调整性能简易、封严效果好、性能稳定等优点得到广泛应用。

传统封严涂层的制备采用火焰、等离子喷涂等热喷涂的方式，将粉末、棒或丝等固体材料加热到融化或半融化状态喷射到基材表面，会对基材产生一定的热影响，损害基材的力学性能。而采用液相涂覆的方式，与热喷涂相比，可以避免对基体的热影响，并且涂层的制备和维修成本较低，可以应用于低温和超低温封严涂层的制备。这对提高航空发动机气路封严效率、降低油耗、延长飞行时间、提高整机性能意义重大，同时为制备发动机封严体系开辟了热喷涂以外的另一条道路，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的热喷涂制备封严涂层过程中，会对基材产生热影响且工艺相对复杂等问题，提供一种成本较低、维护和调整简易、喷涂过程对基材无热影响的液相涂覆用无机悬浮液涂料的制备方法。本发明提供新型无机悬浮液涂料的制备方法优点在于：制备方法的创新，使涂料的保质期延长至6个月，大大提高的涂料的使用寿命，一般的封严涂料保存期仅为半个月；复合粉体的优化选择，使涂层粘稠度适宜，使得后期制备的涂层封严效果好；而且本方法操作简便，适于产业化规模生产，具有广阔的应用前景。

本发明的技术方案为：一种新型无机悬浮液涂料的制备方法，包含以下步骤：

（1）在一定质量浓度的磷酸二氢铝溶液中加入一定量的CrO₃，均匀搅拌待CrO₃完全溶解后，得到流动性与粘稠度适宜的铝铬磷酸盐粘结剂溶液；

（2）将悬浮液涂料固相所需的各组分粉末按一定比例均匀混合后，得到金属陶瓷复合粉体；

（3）将上述步骤（1）和（2）中得到的铝铬磷酸盐粘结剂溶液和金属陶瓷复合粉体通过机械混合制成无机悬浮液涂料。

步骤（1）中一定质量浓度的磷酸二氢铝溶液中加入一定量的CrO₃均匀搅拌后，得到流动性与粘稠度适宜的铝铬磷酸盐粘结剂溶液为棕红色透明溶液，流动性良好，室温下比重为1.25～1.45g/cm³，溶液中Al(H₂PO₄)₃浓度为30%～60%，CrO₃的含量为60～80g/L。

步骤（2）中制备金属陶瓷复合粉体所需的各组分粉末以及相应的重量百分比为：铝化钛粉：5%～20%，二氧化硅粉：5%～40%，氮化硼：5%～25%，铝粉为余量。其中金属陶瓷复合粉末组分的粒径分布为：铝化钛粉：10～200μm，二氧化硅粉：10～200μm，氮化硼：10～200μm，铝粉：10～200μm。制备金属陶瓷复合粉体所需的各组分粉末混合方式为：在烘箱中将铝化钛粉、二氧化硅粉、氮化硼、铝粉在80～100℃下烘2～5小时后，按实验需求准确称量各组分粉末，将混合后的粉体倒入球磨罐中，加入一定量的乙醇做溶剂，采用球料质量比1～3:1投入直径为φ4.5mm～φ10mm的氧化锆球磨介质；球磨设备为滚动式球磨机；球磨时间为1～5小时，球磨结束，静置溶液，去除上层清液，将沉淀物取出，置于真空干燥箱中干燥完全后，得到混合均匀的金属陶瓷复合粉体。

步骤（3）中采用机械搅拌装置对铝铬磷酸盐粘结剂溶液和金属陶瓷复合粉体进行溶解调制，时间为10～100min。所添加的铝铬磷酸盐粘结剂溶液质量占混合后涂料总质量的35～65%。