[發(fā)明專利]封嚴(yán)涂層用鎳鉻鋁鎳石墨復(fù)合粉末及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810200032.4
• 申請(qǐng)日: 2018-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108465811B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于月光;章德銘;劉建明;劉通;程旭瑩;楊永琦;沈婕;黃凌峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京礦冶科技集團(tuán)有限公司;北礦新材科技有限公司
• 主分類號(hào): B22F1/02
• 分類號(hào): B22F1/02;C23C4/06;C23C4/129;C23C18/34;B22F9/26
• 代理公司: 北京華仁聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11588
• 代理人: 尹春雷

本發(fā)明公開(kāi)了一種長(zhǎng)壽命封嚴(yán)涂層用鎳鉻鋁鎳石墨粉末及其制備方法，屬于熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域。它由以下組分(按重量)組成：Cr：4～18％，Al：1～10％，Cg：12～30％，RE：0.1～1％，有機(jī)粘結(jié)劑：2.5～10％，Ni：余量。通過(guò)材料化學(xué)成分、組分形態(tài)和尺寸、粉末顆粒結(jié)構(gòu)等優(yōu)化，顯著提高了所制備涂層的抗氧化性和可磨耗性，涂層在650℃下的服役壽命是現(xiàn)有材料涂層的2～3倍，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱噴涂用可磨耗間隙控制涂層及其材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及應(yīng)用溫度為650 ℃的長(zhǎng)壽命高溫可磨耗封嚴(yán)復(fù)合粉末材料及制備方法。

背景技術(shù)

隨著航空工業(yè)的日益發(fā)展，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)提出了越來(lái)越高的要求。目前，減小壓氣機(jī)、渦輪機(jī)葉尖與機(jī)匣之間間隙的氣路封嚴(yán)技術(shù)就成為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的主要方法。據(jù)資料報(bào)道，在一臺(tái)高壓渦輪機(jī)內(nèi)，間隙每減少0.13～0.25mm，油耗就能減少0.5～1.0％，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率就能提高2％左右。在發(fā)動(dòng)機(jī)的和運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)際上無(wú)法使間隙控制為零，因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和制造時(shí)在葉尖與機(jī)匣之間要預(yù)留2～3mm的間隙。過(guò)大的間隙必將使氣體大量泄漏，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低，而封嚴(yán)材料將有助于將間隙減小到最低程度。封嚴(yán)涂層主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)圈、盤(pán)(與蜂窩或可刮削涂層配合)，具有動(dòng)態(tài)密封作用，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和效率。

封嚴(yán)大多由一定的金屬相和具有自潤(rùn)滑功能的非金屬相的復(fù)合材料組成。其中金屬相形成涂層的骨架，作用是抗沖蝕、抗氧化，保證涂層自身的強(qiáng)度以及和基體的結(jié)合強(qiáng)度。非金屬相大多具有低的硬度、低的剪切強(qiáng)度和低的摩擦系數(shù)，主要作用是保證可磨耗性、減摩、抗粘著。

封嚴(yán)技術(shù)中使用的復(fù)合粉末依使用溫度不同而多種多樣，可分為中低溫涂層、中溫涂層和高溫涂層。其中，鎳鉻鋁鎳石墨復(fù)合封嚴(yán)涂層屬于高溫涂層，工作溫度不大于650℃，主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)機(jī)匣部位封嚴(yán)?，F(xiàn)有的鎳鉻鋁鎳石墨粉末以NiCr合金金屬相為骨架，以人造石墨等非金屬相為可磨耗組分，并且復(fù)合粉末制備過(guò)程只是簡(jiǎn)單的物理機(jī)械混合，存在著抗氧化性、抗沖蝕性不足，涂層組織均勻性較差、易脫落掉塊及損傷對(duì)磨件等問(wèn)題，涂層服役壽命短，一般使用300～500h即需更換，維修成本高昂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服原有技術(shù)的不足，而提供一種抗氧化性優(yōu)異、可磨耗性和抗沖蝕性得到優(yōu)化平衡的長(zhǎng)壽命封嚴(yán)涂層用鎳鉻鋁鎳石墨封嚴(yán)復(fù)合粉末材料及制備方法，該涂層具有抗高溫氧化性能優(yōu)異、可磨耗性優(yōu)良、組織均勻和結(jié)合力高的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種長(zhǎng)壽命封嚴(yán)涂層用鎳鉻鋁鎳石墨復(fù)合粉末，其特征在于，所述粉末由以下組分組成，按重量計(jì)：Cr：4～18％，Al：1～10％，Cg：12～30％，RE：0.1～1％，粘結(jié)劑：2.5～10％，Ni：余量，RE為稀土元素。RE優(yōu)選Y、Ce中的一種或兩種。

進(jìn)一步地，所述Cr、RE元素以鎳基合金粉形式加入，Al元素以納米Al粉包覆Ni-Cr-RE 鎳基合金粉形式加入，Cg為鱗片狀天然石墨。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合粉末由納米Al包覆Ni-Cr-RE復(fù)合粉通過(guò)粘結(jié)劑與鎳包片狀天然石墨形成的復(fù)合顆粒組成。

進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑是分解溫度大于200℃的有機(jī)粘結(jié)劑。

進(jìn)一步地，所述有機(jī)粘結(jié)劑是：聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、瓜爾膠、醇酸清漆、丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纖維素鈉中的一種或多種。

本發(fā)明的另一目的是提供一種長(zhǎng)壽命封嚴(yán)涂層用鎳鉻鋁鎳石墨復(fù)合粉末的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備Ni-Cr-RE合金粉中間料：采用霧化工藝制備Ni-Cr-RE合金粉；