[发明专利]一种磨损自修复密封涂层的制备方法

说明书

本发明提供了一种磨损自修复密封涂层的制备方法，包括：将硅酸盐矿物粉体与超细金属粉体混合并进行团聚包覆造粒，再与密封涂层粉体按比例进行机械混合；采用火焰喷涂工艺，将制备的复合粉体沉积于金属基体表面，得到复合涂层；对复合涂层进行机械加工，满足涂层的装配和使用要求。本发明通过自修复预制粉体制备技术，实现自修复成分的金属化，利于成形工艺的成分稳定控制；适当硅酸盐矿物成分的引入，能够降低密封涂层的摩擦系数，有效延缓对磨摩擦副的磨损程度，从而提高密封涂层的密封性能；技术工艺路线步骤简洁，操作简单，方便加工实施，经济成本低；适用于多种密封涂层或封严涂层材料体系及相关应用场景，工业应用前景良好。

技术领域

本发明属于材料表面改性和涂层制备技术领域，尤其涉及一种磨损自修复密封涂层的制备方法，具体属于表面工程和再制造技术领域，可以应用于机械密封表面涂层的制备，有效降低密封配合间隙，提高零部件密封性能、可靠性和使用寿命。

背景技术

采用热喷涂技术在机械零件密封配合面制备可磨耗封严涂层，由于具有良好的可磨耗性和较低的摩擦系数，可以通过密封配合面摩擦副之间的摩擦刮削作用，通过自身磨耗实现对密封间隙的自匹配补偿，从而有效降低密封配合间隙，提高密封可靠性和设备运行效率，在旋转机械密封领域得到广泛应用。作为航空发动机的关键材料之一，封严涂层可有效改善燃气轮机中旋转部件与固定部件之间的密封性，显著提高发动机的热效率和飞行安全。

现有的密封涂层材料体系以金属基自磨耗涂层材料为主，一般由“金属+非金属”两种组分构成，金属组分以Ni基、Al基金属材料为主，用于保证涂层的结合能力；非金属组分为固体润滑性能和自磨耗性好的非金属材料，如石墨、硅藻土、六方氮化硼、聚苯酯等。理想的封严涂层应在工作过程中确保自身不脱落、可刮削，并具有较低的摩擦系数，优异的抗热震性能以及与基体良好的附着性能；同时，应具备足够的强度抵抗外部颗粒和气流的冲蚀，且在与旋转部件发生摩擦接触时，不损伤对磨件。

密封涂层失效通常是由于密封涂层经过长时间对磨，造成密封间隙增大，或因进入异物形成磨粒而造成涂层表面和对磨旋转件损伤，从而导致密封系统整体失效。如Ni/C涂层主要用于改善航空发动机静子部件和转子部件之间的密封性能，具有材料制备工艺成熟、成本低的优点，通过调节Ni/C涂层中的石墨含量可以获得较低的涂层摩擦系数，但随着石墨含量的升高，涂层的机械强度降低，抵抗外部颗粒和气流冲刷的性能下降，从而影响涂层使用寿命，因而限制了其应用范围。因此，如何在提高密封涂层自身力学性能，改善其抗磨损和抗冲蚀性能的同时，保持其低摩擦、可磨耗，以及不损伤对磨件的特性，是本领域当前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磨损自修复密封涂层的制备方法，本发明将层状硅酸盐矿物成分引入到密封涂层粉体材料中，通过热喷涂方法制备延缓密封摩擦副表面磨损的密封涂层材料，有效保障机械密封装置的可靠性，提高密封性能，延长使用寿命。

本发明提供了一种磨损自修复密封涂层的制备方法，包括：

将硅酸盐矿物粉和金属粉进行复合造粒，得到自修复预制粉体；

将所述自修复预制粉体和密封涂层粉体混料，得到复合粉体；

将所述复合粉体进行喷涂，得到磨损自修复密封涂层。

优选的，所述硅酸盐矿物粉为层状硅酸盐矿物粉；

所述硅酸盐矿物粉的粒径为2～5μm；

所述硅酸盐矿物粉选自凹凸棒石和蛇纹石中的一种或几种。

优选的，所述金属粉的粒径≤500目；

所述金属粉选自铝基和/或镍基金属粉。

优选的，所述硅酸盐矿物粉的质量为金属粉质量的5～50％。

优选的，所述复合造粒的方法包括：