[發明專利]用稀土氧化物涂層抗燃油噴嘴組件積碳的方法

無效

• 申請號: 200910060259.4
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101629521A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 向巧;何勇;幸澤寬;侯廷紅;黃選民
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第五七一九工廠
• 主分類號: F02C7/232
• 分類號: F02C7/232
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種主要用于發動機燃油噴嘴抗積碳的表面處理方法，更具體地說，本發明涉及一種用稀土氧化物涂層抗燃油噴嘴組件積碳的方法。

背景技術

包括旋流器、螺帽等零件組成的航空發動機燃油噴嘴組件，是由耐熱不銹鋼或高溫合金鋼加工而成的有表面粗糙度的零件，其工作表面往往存在大量分布不均的微觀溝壑和高表面能，具有二者共同作用對積碳產生強的結合傾向。發動機工作過程中，噴嘴組件表面逐漸被積碳覆蓋。噴嘴組件表面堆積大量積碳后，會嚴重影響燃油霧化性能，甚至堵塞噴嘴通道而導致發動機無法工作。雖然通過氣流或燃油沖刷而有部分積碳自行脫落，但仍然無法保證噴嘴組件在發動機一個工作周期內正常工作。

為了防止積碳在發動機零件上的沉積，中國專利200620116410.3提出了一種《具有防積碳部件的發動機》。其中發動機部件包括至少一個表面張力相對高的表面，該表面是一個非接觸磨損表面，并附著有一個表面張力相對較低的涂層。表面張力相對低的涂層的表面張力小于或等于30達因/厘米。但該方法并沒有涉及到噴油嘴組件的防積碳問題。由于航空發動機燃油噴油嘴組件初生積碳粒子尺寸通常在納米量級，同時由于伴隨積碳生成過程中未完全分解的有機物質的存在，使積碳與有機物質的混合物兼具納米粒子和有機機團的高活性，能牢固附著在金屬表面，使積碳易于附著和難以去除。同時，由于噴嘴組件表面存在有利于積碳粒子團聚體的嵌入，增加積碳的機械附著力的微觀溝壑。因此上述表面張力小于或等于30達因/厘米的鎳或磷四氟乙烯涂層并不能解決和去除噴嘴組件表面微觀溝壑中堆積的積碳問題。仍然存在表面微觀溝壑積碳物理環境。

發明內容

本發明針對航空發動機燃油噴嘴組件的特性和抗積碳要求，提出了一種用稀土氧化物涂層抗燃油噴嘴組件積碳的方法，通過稀土的催化作用，加強燃燒過程中燃油的分解，減少積碳的形成，促進發動機啟動和結束階段溫度不足條件下，燃油的充分裂解，使之形成氣態產物，減少膠質和積碳的形成，降低積碳在零件表面的積碳機率和機械錨固力，以確保燃油噴嘴正常工作。

本發明的目的可以通過以下措施來達到。一種用稀土氧化物涂層抗燃油噴嘴組件積碳的方法，具有如下特征，

1)首先用電解拋光或激光重熔，降低燃油噴嘴組件表面的粗糙度；

2)然后在上述拋光表面上沉積一層稀土氧化物抗積碳涂層。

本發明的有益效果在于，

在上述防積碳表面處理技術中，電解拋光或激光重熔可以有效降低零件表面粗糙度，減少零件表面微觀溝壑。沉積一層對燃油具有催化作用的稀土氧化物涂層，可以降低燃油在發動機噴嘴表面生成積碳的機率。經本發明處理后零件表面積碳沉積量明顯減少。本發明提供的上述方法是一種有效防止噴嘴表面積碳的處理技術。試驗證明，它能有效防止噴嘴在工作中大量積碳，可以避免燃油噴嘴噴霧效果變差或噴油通道堵塞。由耐熱不銹鋼或高溫合金鋼加工而成航空發動機燃油噴嘴組件材料中鎳含量較高，通過其催化性能夠促進燃油形成積碳。而稀土氧化物的催化性是減少積碳的形成。通過稀土的催化作用加強了燃燒過程中燃油的分解，減少積碳的形成；促進了發動機啟動和結束階段溫度不足條件下燃油的充分裂解，稀土氧化物因其催化性而強化了燃油的充分燃燒，最大限度生成氣態物質；發動機工作結束后，由于溫度降低，殘留燃油會裂解成小分子物質或碳化，形成大量膠質，而稀土氧化物提高了零件表面的催化活性，可在較低溫度下增強膠質的裂解活性，使其進一步反應，生成氣態物質，減少積碳形成。從而保證燃油噴嘴正常工作。

本發明特別適用于航空發動機以及燃油發動機噴嘴組件和汽車、輪船等燃油發動機噴嘴組件的表面處理。

具體實施例方式

下面通過實施例進一步說明本發明。在以下實施例中，

首先用高能束激光在噴嘴表面進行激光重熔或電解拋光，用以降低其表面粗糙度，無論是激光重熔還是電解拋光，應將尺寸減少量控制在5微米以內。再通過激光沉積方法，在其表面沉積一層稀土氧化物。稀土氧化物涂層沉積方法可以采用多弧離子沉積或激光沉積。其中稀土氧化物涂層厚度為1微米至50微米。

燃油噴嘴組件零件表面總體尺寸改變量一般應小于等于10微米。稀土氧化物涂層成份主要為氧化鑭、氧化鈰、氧化釹和氧化銪等。

電解拋光是用磷酸+濃硫酸+酪酐體系。在對噴嘴組件零件表面進行電解拋光時，可以用密度為1.17的磷酸H₃PO₄?1280g/L、密度為1.84的硫酸186g/L、鉻酐CrO₃?106g/L，溫度為70～80℃，電流密度為25A/dm²～30A/dm²條件下拋光45s～60s。