[發明專利]鋁基封嚴涂層用團聚型復合粉末及制備方法

在審

• 申請號: 201810208991.0
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108213450A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 于月光;程旭瑩;章德銘;劉建明;劉通;馬堯;沈婕;黃凌峰
• 申請（專利權）人: 北京礦冶科技集團有限公司;北礦新材科技有限公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F9/04;B22F1/00
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 尹春雷

本發明公開了一種鋁基封嚴涂層用團聚型復合粉末及制備方法，屬于熱噴涂技術領域。該團聚型復合粉末，每個團聚粉末顆粒的內部結構為若干聚苯酯顆粒分別被鋁硅合金顆粒所包圍。其制備方法為：首先制備鋁硅合金粉末，后將鋁硅合金粉末與聚苯酯粉末通過臥式球磨分散工藝混合均勻，最后將混合物通過添加粘結劑聚合成團聚型鋁硅聚苯酯復合粉末。本發明制取的鋁基封嚴涂層用團聚型復合粉末具有成分均勻、噴涂工藝適應性好、聚苯酯沉積率高的特點，采用等離子噴涂工藝制備鋁硅聚苯酯封嚴涂層的可磨耗性能更加優異，高溫服役條件下涂層的結合性能更穩定，噴涂批次一致性更好，應用在發動機的壓氣機部件上可以取得良好的密封效果和更長的使用壽命。

技術領域

本發明屬于熱噴涂技術領域，涉及一種熱噴涂鋁基封嚴涂層用團聚型復合粉末及其制備方法，更具體是指通過將噴涂組元材料設計并制備成預制團聚粉末，來達到各組元的均勻、有效噴涂沉積的方法。

背景技術

可磨耗封嚴涂層在渦輪、透平機械中應用廣泛，比如航空渦輪發動機、陸基或艦船用燃氣輪機、發電用汽輪機、工業壓縮機以及渦輪增壓器等，通過封嚴涂層技術實現上述機械設備的氣路間隙控制，能夠有效提高機械設備的效率。封嚴涂層通常由金屬相組元、非金屬相組元和噴涂過程中形成的孔隙組成。金屬相選材根據涂層的工作溫度確定，一般450℃以下的中低溫采用鋁基合金，450℃以上則采用銅基、鈷基或鎳基合金，金屬相在涂層中的沉積為涂層提供足夠的強度、抗氧化性和抗沖蝕性；非金屬相一般選擇聚苯酯、石墨、六方氮化硼等具有可磨潤滑效果的有機物或陶瓷材料，非金屬相在涂層中形成均勻彌散的分布可使涂層具有良好的可磨刮削性，在與轉子部件對磨時涂層發生主動磨耗而起到間隙控制氣路封嚴的作用。

鋁基封嚴涂層是目前最常見的中低溫可磨耗封嚴涂層，鋁硅聚苯酯噴涂材料是一種應用最廣泛的涂層材料，通常采用大氣等離子噴涂方法制備可磨耗封嚴涂層。現有鋁硅聚苯酯噴涂材料主要是-150μm的鋁硅合金粉末和-150μm的聚苯酯粉末的機械混合物，直接用于噴涂。該材料在滿足噴涂工藝及涂層組織性能的進一步要求方面暴露出不足。這主要體現在：由于鋁硅和聚苯酯兩組元均為密度低、質輕的材料，且聚苯酯存在靜電吸附效應，在普通攪拌混合等工藝處理過程中，兩種組分獲得的動能差異小，組分不易均勻分散，導致材料的成分不均勻，噴涂工藝適應性不足，涂層組織不均勻，易產生金屬相和非金屬相偏聚，從而導致涂層的結合性能不足，高溫穩定性較差，易產生局部掉塊等現象；鋁硅聚苯酯噴涂材料中聚苯酯組元完全裸露、易燒蝕，導致涂層中可磨耗組分偏低，硬度偏高。上述現象直接影響封嚴涂層的服役性能，威脅機械設備的運行安全及可靠性。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種組分均勻、噴涂工藝適應性好、并可保證較高且穩定的聚苯酯沉積率的熱噴涂鋁基封嚴涂層用團聚型鋁硅聚苯酯復合粉末及其制備方法，采用改進后的團聚型鋁硅聚苯酯復合粉末制備的可磨耗封嚴涂層具有組織均勻、硬度低、可磨耗性能優異的特點，同時涂層內部結合性能好、高溫下服役性能穩定。

為了實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

設計制備一種團聚型鋁硅聚苯酯復合粉末，其特征在于：所述粉末為鋁硅合金粉末與聚苯酯粉末的預制團聚粉末，每個團聚粉末顆粒的內部結構為若干聚苯酯顆粒分別被鋁硅合金顆粒所包圍。由于期望鋁硅聚苯酯封嚴涂層具有聚苯酯在鋁硅金屬相間均勻彌散分布的蜂窩狀組織，將噴涂材料設計成類涂層組織的結構，如圖1，有利于經過噴涂沉積將材料的結構形態延續到涂層中去。

為了實現上述發明設計思想，通過大量實驗篩選和驗證，確定所述鋁硅合金粉末的主粒徑區間為1～44μm，所述聚苯酯粉末的主粒徑區間為44～150μm，所述團聚粉末的主粒徑區間為44～300μm。

本發明的另一目的是提供一種團聚型鋁硅聚苯酯復合粉末的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)通過霧化工藝制取鋁硅合金粉末，優選真空惰氣霧化工藝制取鋁硅合金粉末。