一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的制备及其应用方法与流程

本发明涉及航空发动机涂层材料，具体涉及一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层制备及其应用方法。

背景技术：

1、耐磨涂层用于一些具有相对运动的磨损零件上，通常抵抗磨料磨损、粘着磨损、冲蚀磨损等，主要材料有碳化钨、碳化铬、氧化铝/氧化钛等。不同使用温度以及不同使用工况下，选用的涂层种类也不同，涂层制备方式也不同。耐磨涂层的制备方式通常有等离子喷涂、超音速喷涂和爆炸喷涂，相较于其他两种方式，等离子喷涂的设备投资和运行成本低，可喷涂材料选择范围宽，在市场上应用更为广泛。

2、某型号航空发动机低压导向器外圈布有宽度为10mm的15个凹槽，用于与低压导向叶片配合安装，起到叶片定位的作用。该位置零件温度较高，使用工况严苛，要求涂层在高温下具有高硬度、强度以及抗粘接性，常规耐磨涂层无法满足使用要求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层制备及其应用方法；具体技术方案如下：

2、一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的制备方法，制备涂层的粉末为钴铬钨粉末和镍铝粉末，将两种粉末按质量比1：1进行混合后配制的复合粉末；

3、所述钴铬钨粉末中co含量为50～58％，cr含量为24.5～26.5％，w含量为7.2～8.2％，ni含量为9.5～11.5％，c含量为0.8～0.9％，mn、si含量不超过0.5％，b含量不超过0.01％，fe含量不超过2.0％；粒度分布为+105μm≤2％，-105μm～+45μm≥95％，-45μm≤3％；

4、所述镍铝粉末中ni含量为88～90％，al含量为8～11％，游离镍含量小于1％，杂质总和小于1％；粒度分布为+90μm≤5％，-90μm～+45μm≥85％，-45μm≤10％。

5、一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的应用方法，包括如下步骤：

6、步骤一：将钴铬钨和镍铝粉末分别平铺在带盖的托盘，在温度设定为80℃烘箱内烘干，时间为1h，烘干后的粉末在使用前存放于烘箱内或其他干燥容器内，使用之前将钴铬钨粉末和镍铝粉粉末按质量比为1：1进行混合，后配制的复合粉末；充分搅拌20min以确保粉末的均匀性；

7、步骤二：用脱脂棉或毛刷蘸丙酮对零件的喷涂区域及相邻区域进行仔细地擦拭清洗，彻底除去零件表面上的油污；采用压缩空气吹干，戴干净的手套接触零件，避免造成零件二次污染；

8、步骤三：对非喷涂区采用专用工装或压敏胶带进行保护，确认保护有效后，采用压力式吹砂机进行吹砂，吹砂后用清洁的压缩空气吹除吹砂后零件表面的浮灰；

9、步骤四：涂层采用自动化等离子喷涂方式制备，机械手夹持喷枪，运行程序与喷涂设备联动，一键启动；使用喷枪对零件进行预热，吹砂及各涂层喷涂时间间隔均不得超过2h，每次喷涂前需采用压缩空气清理喷涂区；

10、步骤五：喷涂涂层工艺参数为：氩气流量42.5～47.2l/min，氢气流量4.7～6.1l/min，电流为450～510a，送粉速率30～45g/min，喷涂距离130～145mm，喷涂涂层厚度为0.12mm；

11、喷涂结束后，测得涂层伸结合强度为51mpa，硬度为78hr15n，750℃下保温200h达到完全抗氧化级别。

12、所述的一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的应用方法，其优选方案为，步骤三中，吹砂风压为0.40mpa，吹砂距离为130mm，吹砂角度为75°。

13、所述的一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的应用方法，其优选方案为，步骤四中，对零件进行预热的温度为80～100℃。

14、所述的一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的应用方法，其优选方案为，钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层适用于温度为750℃以下位置的零件。

15、与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

16、本发明提出的技术方案，通过在钴铬钨粉末中按1：1比例加入镍铝粉末，利用镍铝粉末的自放热特性，改善粉末的熔融状态，进而在不降低涂层硬度的同时，提高涂层与基体的结合强度，且可以提高涂层沉积效率。涂层采用自动化等离子喷涂手段进行，喷涂成本低，效率高。该涂层可用于750℃以下，具有良好的耐磨性、结合强度、抗氧化性和抗粘接性。

17、该技术方案的涂层不仅可以用于航空发动机低压导向器，也可以用于燃烧室、火焰筒等高温零件耐磨部位，可满足航空发动机零组件表面耐高温磨损、防粘结需求，也可用于其他行业相关零件上，具有较高的经济效益。

技术特征：

1.一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的制备方法，其特征在于：制备涂层的粉末为钴铬钨粉末和镍铝粉末，将两种粉末按质量比1：1进行混合后配制的复合粉末；

2.根据权利要求1所述的一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的应用方法，其特征在于：包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的应用方法，其特征在于：步骤三中，吹砂风压为0.40mpa，吹砂距离为130mm，吹砂角度为75°。

4.根据权利要求2所述的一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的应用方法，其特征在于：步骤四中，对零件进行预热的温度为80～100℃。

5.根据权利要求1所述的一种钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层的应用方法，其特征在于：钴铬钨-镍铝高温耐磨涂层适用于温度为750℃以下位置的零件。

技术总结
本发明涉及一种钴铬钨‑镍铝高温耐磨涂层的制备及其应用方法，制备涂层的粉末为钴铬钨粉末和镍铝粉末，将两种粉末按质量比1：1进行混合后配制的复合粉末；利用镍铝粉末的自放热特性，改善粉末的熔融状态，进而在不降低涂层硬度的同时，提高涂层与基体的结合强度，且可以提高涂层沉积效率。本发明技术方案的涂层采用自动化等离子喷涂手段进行，喷涂成本低，效率高。该涂层适用于温度为750℃以下位置的零件涂层，具有良好的耐磨性、结合强度、抗氧化性和抗粘接性。

技术研发人员：张眸睿,袁福河,孟相羽,王奇峰,马海温
受保护的技术使用者：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/5