[发明专利]多功能涂层及其制备方法和动力设备

说明书

本申请提供一种多功能涂层及其制备方法和动力设备。多功能涂层，包括层叠设置的可磨耗面层、金属过渡层、陶瓷中间层和粘结底层。多功能涂层的制备方法：依次在作业面上采用热喷涂工艺制备粘结底层、陶瓷中间层、金属过渡层和可磨耗面层。动力设备，包括所述的多功能涂层。本申请提供的多功能涂层具有耐海洋腐蚀、间隙控制和防钛火三重功能，解决了现有涂层不耐腐蚀、无法有效阻止钛熔滴烧穿等不足，可满足高性能航空发动机和燃气轮机使用要求。

技术领域

本申请涉及材料领域，尤其涉及一种多功能涂层及其制备方法和动力设备。

背景技术

航空发动机和燃气轮机中转静子间隙对于设备效率和油耗有重要影响，间隙越小效率越高、油耗越小。但转静子间隙过小会发生碰磨，引起事故，特别是当转子件为钛合金时还可能引起钛火。

现有技术解决该问题是在航空发动机或燃气轮机静子件上涂覆可磨耗封严涂层及防钛火涂层，但存在涂层可靠性不足，在海洋环境及高温环境下存在涂层易腐蚀剥落、钛熔滴烧穿等问题，无法满足高端装备制造要求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种多功能涂层及其制备方法和动力设备，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种多功能涂层，包括层叠设置的可磨耗面层、金属过渡层、陶瓷中间层和粘结底层；

所述可磨耗面层包括骨架材料和可磨耗材料，所述骨架材料包括铜、含铜金属材料、镍、含镍金属材料中的一种或多种，所述可磨耗材料包括非导电材料；所述金属过渡层的材料为所述骨架材料；所述陶瓷中间层包括氧化锆基陶瓷，所述陶瓷中间层中设置有沿其厚度方向分布的裂纹；所述粘结底层包括镍基金属材料。

优选地，所述可磨耗面层的厚度为0.5mm-3.0mm；

所述金属过渡层的厚度为0.02mm-0.1mm；

所述陶瓷中间层的厚度为0.5mm-1.5mm，致密度不小于80%；

所述粘结底层的厚度为0.05mm-0.2mm。

优选地，所述含铜金属材料包括铜铝合金、铜铝铁合金、铜/铝机械复合金属中的一种或多种；

所述含镍金属材料包括镍铬合金、镍铬铝合金、镍铬/铝机械复合金属中的一种或多种；

所述可磨耗材料包括聚苯酯、聚氨酯、氮化硼、膨润土、硅藻土中的一种或多种；

所述可磨耗面层中，所述骨架材料的含量大于等于20%、小于100%，所述可磨耗材料的含量小于等于80%。

优选地，所述氧化锆基陶瓷包括氧化钇稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、氧化镝稳定氧化锆、氧化镱稳定氧化锆中的一种或多种。

优选地，所述裂纹的长度为0.1mm-1.5mm，所述裂纹沿非厚度方向的分布密度为0-8条/mm。

优选地，所述镍基金属材料包括镍、镍铝合金、镍/铝复合金属、镍铬合金、镍铬/铝复合金属、MCrAlY中的一种或多种；其中，M为Ni或NiCo。

本申请还提供一种所述的多功能涂层的制备方法，包括：

依次在作业面上采用热喷涂工艺制备所述粘结底层、所述陶瓷中间层、所述金属过渡层和所述可磨耗面层。

优选地，所述热喷涂工艺包括大气等离子喷涂、低压等离子喷涂、超音速火焰喷涂、常规火焰喷涂、悬浮液等离子喷涂中的一种或多种。

优选地，每两层之间的层间喷涂间隔时间小于等于2h。

本申请还提供一种动力设备，包括所述的多功能涂层。