[发明专利]一种大深径比零件内表面耐磨涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种大深径比零件内表面耐磨涂层的制备方法。该制备方法包括遮护处理和利用超音速火焰喷涂对大深径比零件内表面喷涂钴铬镍钨粉末得到涂层的步骤；本发明提供的制备方法，利用超音速火焰喷涂对大深径比零件内表面喷涂钴铬镍钨粉末，并通过对喷涂工艺的探索优化，可喷涂得到耐磨的钴铬镍钨涂层，涂层与基体的结合强度，孔隙率较少，硬度较高，可广泛应用于机匣类等大深径比内孔零件的喷涂。

技术领域

本发明属于涂层技术领域，具体涉及一种大深径比零件内表面耐磨涂层的制备方法。

背景技术

燃气涡轮机匣与装配的零件在发动机上高速运行时，因间隙变化，易发生相对的摩擦磨损，严重时会导致机匣报废，影响发动机使用。为提高机匣的抗耐磨性能，采用热喷涂工艺在其表面制备钴铬镍钨抗耐磨性能高的涂层可有效解决零件磨损问题。

某机型燃气涡轮机匣最小直径高度620mm，深径比大，要求在零件最小内圆面上喷涂涂层进行防护时，常规的喷涂工艺易产生应力集中造成涂层剥落。

超音速火焰喷涂具有以下优点：粉粒温度低、运动速度高、涂层致密、结合强度高和喷涂效率高等优点，焰流速度快，可达几倍音速级别，熔融的液滴以音速级的速度喷射在零件表面，涂层结合强度较高、孔隙率较少、硬度较高，因此在制备耐磨涂层方面具有很好的应用前景。

专利CN107142443A通过对超音速火焰喷涂工艺的优化实现了特殊形状零件(有遮挡槽型零件)内表面的喷涂。但其无法适应于大深径比的内孔零件。

因此，开发一种适应于大深径比零件内表面的喷涂工艺来提高耐磨性能具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中大深径比零件内表面喷涂时易产生应力集中造成涂层剥落的缺陷或不足，提供一种大深径比零件内表面耐磨涂层的制备方法。本发明提供的制备方法，利用超音速火焰喷涂对大深径比零件内表面喷涂钴铬镍钨粉末，并通过对喷涂工艺的探索优化，可喷涂得到耐磨的钴铬镍钨涂层，涂层与基体的结合强度，孔隙率较少，硬度较高，可广泛应用于机匣类等大深径比内孔零件的喷涂。

本发明的另一目的在于提供一种含大深径比零件的制件。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种大深径比零件内表面耐磨涂层的制备方法，包括如下步骤：

S1：对大深径比零件进行遮护处理；

S2：利用超音速火焰喷涂对大深径比零件内表面喷涂钴铬镍钨粉末得到涂层；

所述喷涂时空气流量为280～320NLPM(标准公升每分钟流量值)，氧气流量为210～230NLPM，丙烷流量为65～80NLPM，载气流量为12～13NLPM，送粉量为30～40g/min，喷涂距离为350～400mm。

钴铬镍钨涂层的制备工艺一般选用大气等离子喷涂，发明人实验发现，利用大气等离子喷涂对大深径比零件内表面喷涂钴铬镍钨涂层时，由于深径比过大，产生应力集中造成涂层剥落或涂层产生裂纹。而如果采用大气等离子喷涂镍铝5％底层+钴铬镍钨(面层)涂层结构，其虽然在一定程度上可增大涂层与基体的结合强度，但采用双层结构增加生产成本，且工艺复杂。

本发明的发明人尝试利用超音速火焰喷涂工艺来进行喷涂，研究发现，如选用多种热喷涂涂层(例如CoNiCrAlY涂层、WC-Co17％涂层)时，均无法得到符合要求的涂层；而选用钴铬镍钨涂层时，可得到耐磨的钴铬镍钨涂层，涂层致密，厚度均匀一致、表面无剥落、凹坑、裂缝、龟裂等现象，且涂层为单层结构，便于自动化操作，缩短加工周期；另外，涂层与基体的结合强度，孔隙率较少，硬度较高，可广泛应用于机匣类大深径比内孔零件的喷涂。