一种深孔内银铜封严涂层的修复方法与流程

1.本发明属于航空发动机整机维修技术领域，尤其涉及一种深孔内银铜封严涂层的修复方法。


背景技术：

2.深孔内封严涂层产品所喷涂的涂层原为银铜涂层，深孔内银铜涂层的喷涂部位1及工作状态如图1所示，其喷涂方法如图2所示，受深孔结构限制，喷涂涂层时需从孔的两端喷涂，在中间形成涂层搭接部位3，造成两侧涂层在中间搭接部分与基体结合力较差，易产生缝隙4，如图3所示；工作时受到封严篦齿2的挤压后，涂层易从中间搭接处脱落成块状，出现涂层脱落故障，此种深孔内银铜涂层脱落故障形貌基本一致，均为块状涂层碎片，局部涂层喷涂部位1完全暴露基体。脱落后的银铜涂层碎屑会随滑油系统游走至轴承腔，因银铜涂层材质较硬，容易对滑油系统其他机件如轴承等造成较大损伤。此前为了修复涂层，仍采取喷涂银铜涂层，所采用的工艺路线为车除原涂层
→
喷涂银铜涂层
→
车加工涂层至设计尺寸，
3.这种工艺路线存在的问题是：
①
如车加工未将底层涂层去除干净，残存的底层涂层对新喷涂的银铜涂层结合力有影响；
②
如车加工时将底层涂层彻底去除干净，必然要车除部分基体，造成基体尺寸变化，孔径变大，新喷涂银铜涂层较之前变厚，涂层与基体结合力更差，更易发生脱落故障，进而需要再次进行修复，每次车除涂层时均不可避免的去掉一部分基体，反复喷涂银铜涂层，基体尺寸逐渐变化造成基体尺寸损失，不满足设计要求，可修复次数减少，产品总使用寿命缩短；
③
新喷涂的涂层仍为银铜涂层，脱落后对其他机件损伤的风险依然存在。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明提供一种深孔内银铜封严涂层的修复方法，将已失去工作性能的原有银铜封严涂层采用车加工方法去除后，在内孔基体表面加工出螺纹槽后喷涂铝/氮化硼涂层，再次车加工保证设计尺寸。
5.一种深孔内银铜封严涂层的修复方法，具体包括以下步骤：
6.s1：深孔内封严涂层机件故检，确定是需要涂层修复；
7.s2：深孔内封严涂层第一次修复
8.步骤一：车加工原有银铜涂层；
9.步骤二：车加工螺纹槽；
10.步骤三：喷涂铝/氮化硼涂层；
11.步骤四：采用步骤一中所用车床及夹具，车加工涂层至图纸要求最终尺寸；
12.s3：深孔内封严涂层第二次及后续修复
13.步骤一：车加工螺纹槽螺纹牙顶的铝/氮化硼涂层；
14.步骤二：化学方法去除螺纹槽中残余铝/氮化硼涂层；
15.步骤三：喷涂铝/氮化硼涂层；
16.步骤四：采用步骤一中所用车床及相关工装工具，车加工涂层至图纸要求最终尺寸。
17.所述s1中当满足深度不大于0.35mm、面积不大于10mm2的脱落标准时，无需修复。
18.所述s2步骤一需按照设计图纸，配合车床及零件制造时采用的现有常规车加工夹具，将原有银铜涂层去除，直至露出基体。
19.所述s2步骤二中，采用s2步骤一中所用车床配合螺纹车刀，在图纸中要求的待喷涂部位车加工出螺纹槽。
20.所述螺纹车刀为刀柄加长的螺纹车刀，刀柄长度为155mm～260mm。
21.所述螺纹槽的螺距为1mm，深0.4mm～0.6mm。
22.所述s2步骤三按照喷涂专业工艺，在图纸中要求的待喷涂部位喷涂铝/氮化硼涂层，喷涂要求：采用等离子喷涂镍铝钨或铝包镍粉末作底层，等离子喷涂铝/氮化硼粉末作面层；喷涂厚度：底层0.1～0.2mm，面层1.2～1.6mm。
23.所述s3步骤一，配合车床及夹具，缓慢铝/氮化硼涂层将去除，直至露出螺纹牙顶。
24.所述s3步骤二，采用化学清洗槽，使用氢氧化钠溶液去除残留在螺纹槽中的涂层；所述化学清洗槽满足零件轮廓尺寸即可；具体化学去涂层方法：吹砂方法去除留在螺纹槽内的涂层，将零件放入氢氧化钠槽液中，每5到10分钟取出零件查看，用毛刷刷洗并检查涂层是否完全去除，浸泡在氢氧化钠总时长不超过60分钟；用60～80℃热水连续冲洗零件不少于1分钟，用压缩空气将零件水分完全吹干。
25.所述s3步骤三，按照喷涂专业工艺，在图纸中要求的待喷涂部位喷涂铝/氮化硼涂层；喷涂要求：采用与s2步骤三相同的底层进行喷涂，同样等离子喷涂铝/氮化硼粉末作面层；喷涂厚度：底层0.1～0.2mm，面层1.2～1.6mm，满足此数值范围即可。。
26.本发明的有益效果是：本发明通过车加工结合喷涂铝/氮化硼的方法恢复深孔内封严涂层，恢复了深孔内封严涂层的封严性能，减少了因受深孔结构限制银铜涂层结合力差从而发生的涂层脱落故障的发生率，减少零件修理次数，降低修理成本，延长零件使用寿命，也避免了涂层磨损碎屑对其他机件的损伤，降低了生产成本。解决了原有银铜涂层修复带来的
①
底层涂层去除不干净，影响涂层结合力；
②
反复车加工基体，基体尺寸损失较大；
③
银铜涂层脱落碎块对其他机件造成损伤的问题，避免了基体尺寸损失造成机件直接报废，也解决了银铜涂层碎屑对滑油系统其他机件的损伤，减少产品修理成本。
27.本发明所带来的直接经济效益是：一件深孔内银铜涂层产品成本约7万元，按因银铜涂层故障无法修理每年报废量约2台份，节约生产成本每年约7万元
×
2＝14万元，具有很高的经济效益。本发明所带来的间接经济效益是：避免银铜涂层碎屑对滑油系统其他机件的损伤所造成的修理成本，每台产品约30万元。
28.该方法既能够恢复涂层设计尺寸，且再次修复涂层时可采用化学方法去除，基体尺寸保持不变，提高了修理次数上限，避免反复车加工造成零件基体尺寸损失较大从而无法修复的情况。
附图说明
29.图1为深孔内封严涂层产品的银铜涂层的工作状态及喷涂部位示意图；
30.图2为目前银铜涂层喷涂方法示意图；
31.图3为银铜涂层喷涂搭接部位放大图；
32.图4为本发明所提供的深孔内封严涂层第一次修复工艺路线图；
33.图5为本发明所提供的深孔内封严涂层第二次及后续修复工艺路线；
34.其中，
35.1-喷涂部位，2-封严篦齿，3-涂层搭接部位，4-缝隙。
具体实施方式
36.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。
37.一种深孔内银铜封严涂层的修复方法，具体包括以下步骤：
38.s1：深孔内封严涂层机件故检，确定是需要涂层修复，当满足深度不大于0.35mm、面积不大于10mm2的脱落标准时，无需修复。
39.s2：深孔内封严涂层第一次修复
40.步骤一：车加工原有银铜涂层；
41.按照设计图纸，配合车床及零件制造时采用的现有常规车加工夹具，将原有银铜涂层去除，直至露出基体。
42.步骤二：车加工螺纹槽；
43.采用步骤一中所用车床配合刀柄加长的螺纹车刀，在图纸中要求的待喷涂部位1车加工出螺纹槽。本实施例中所述螺纹槽的螺距为1mm，深0.4mm，螺纹车刀的刀柄长155mm。
44.步骤三：喷涂铝/氮化硼涂层；
45.按照喷涂专业工艺，在图纸中要求的待喷涂部位1喷涂铝/氮化硼涂层，喷涂要求：采用等离子喷涂镍铝钨(nialw)或铝包镍(ni-al)粉末作底层，等离子喷涂铝/氮化硼粉末作面层；喷涂厚度：底层0.1～0.2mm，面层1.2～1.6mm。
46.步骤四：采用步骤一中所用车床及夹具，车加工涂层至图纸要求最终尺寸，如图4所示。
47.s3：深孔内封严涂层第二次及后续修复
48.步骤一：车加工螺纹槽螺纹牙顶的铝/氮化硼涂层；
49.配合车床及夹具，缓慢铝/氮化硼涂层将去除，直至露出螺纹牙顶；此时上一次修复时所喷涂铝/氮化硼涂层大部分已经去除。
50.步骤二：化学方法去除螺纹槽中残余铝/氮化硼涂层；
51.采用化学清洗槽，使用氢氧化钠溶液去除残留在螺纹槽中的涂层，所述化学清洗槽满足零件轮廓尺寸即可。具体化学去涂层方法：吹砂方法去除留在螺纹槽内的涂层，将零件放入氢氧化钠槽液中，每5到10分钟取出零件查看，用毛刷刷洗并检查涂层是否完全去除，浸泡在氢氧化钠总时长不超过60分钟；用60～80℃热水连续冲洗零件不少于1分钟，用压缩空气将零件水分完全吹干。
52.步骤三：喷涂铝/氮化硼涂层；
53.按照喷涂专业工艺，在图纸中要求的待喷涂部位1喷涂铝/氮化硼涂层。喷涂要求：采用与s2步骤三相同的底层进行喷涂，同样等离子喷涂铝/氮化硼粉末作面层；喷涂厚度：
底层0.1～0.2mm，面层1.2～1.6mm，满足此数值范围即可。
54.步骤四：采用步骤一中所用车床及夹具，车加工涂层至图纸要求最终尺寸，如图5所示。
55.本发明提供了新的工艺路线，采用车除原涂层
→
车加工基体螺纹槽
→
喷涂铝/氮化硼涂层
→
车加工涂层至设计尺寸，在一次车除原有银铜涂层的基础上，在基体上加工出螺纹槽后喷涂铝/氮化硼涂层，既能满足封严功能，后续修复时采用车加工结合化学方法去除涂层，对基体尺寸无影响，增加产品修理次数上限，延长了产品的使用寿命；使用铝/氮化硼涂层代替原有银铜涂层，铝/氮化硼涂层材质较银铜涂层软，即便受到封严篦齿2挤压，只会产生涂层碎末，如随滑油系统游走，对滑油系统其他机件影响较小，进而降低了产品维修成本，且能够保证封严功能，避免再次发生银铜涂层脱落现象。如需再次修理时可采用以下工艺路线进行修复：车除螺纹槽牙顶以上涂层
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化学方法去除螺纹槽中涂层
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喷涂铝/氮化硼涂层
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车加工涂层至设计尺寸，这种修理方法不损伤基体尺寸，增加了产品可修复次数，延长了使用寿命。
56.该方法在现有修理方法基础上结合成熟的铝/氮化硼涂层喷涂技术，采用车加工结合化学方法去除涂层，将原有银铜涂层替换为铝/氮化硼涂层，既恢复产品的使用性能，又能降低修理成本。