[發明專利]一種多孔可磨耗封嚴涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202010897850.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112063952B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 李長久;雒曉濤;李成新;楊冠軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/129;C23C4/073;C23C4/18
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 茍冬梅

本申請提供了一種多孔可磨耗封嚴涂層及其制備方法，涉及機械涂層制備領域。本申請采用包含復合結構顆粒的熱噴涂粉末來制備多孔可磨耗封嚴涂層，通過控制該復合結構顆粒中包覆外殼的成分與含量，使得包覆外殼在熱噴涂過程中部分或全部熔化，而在此過程中其芯部顆粒并不會熔化，以此可有效控制熱噴涂粉末的整體熔化程度，使得所制備的涂層的孔隙率可控、孔隙分布均勻，提高涂層質量的一致性；所熔化的包覆外殼處于液相沿著芯部顆粒的表面流到基體表面，將固態的芯部顆粒與基體碰撞點處的顆粒通過液相形成牢固的連接，形成多孔可磨耗封嚴涂層。

技術領域

本申請涉及機械涂層制備領域，特別是涉及一種多孔可磨耗封嚴涂層以及一種多孔可磨耗封嚴涂層制備方法。

背景技術

隨著航天航空事業的不斷發展進步，減少動靜部件之間的間隙成為了設計和制造高性能發動機時獲得大推力、高效率、并實現低油耗的重要手段之一。然而在葉片使用中，由于熱變形及振動將造成零件整體位移，發動機轉子的高速旋轉將引起葉片伸長，零件加工過程需保留一定的公差和裝配偏差等原因，葉片與機匣之間必須預留一定的間隙，但間隙過大時會顯著降低發動機效率。因而，必須使用多孔封嚴涂層(多孔材料，具有結構、功能一體化的優異特性，是國民經濟發展中的一種關鍵材料。結構上，多孔材料具有密度小、比表面積大等特點；功能上，多孔材料具有減振、阻尼、吸音、隔音、散熱、吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種性能)這種簡單且有效的方法來減小間隙。

國外對可磨耗多孔封嚴涂層的研究起步于20世紀50年代，在60年代末期得到實際應用。目前常用的可磨耗多孔封嚴涂層，主要是由金屬基復合材料構成，盡管這種涂層的主要優點是與基體結合強度高，但存在可磨耗性差、高溫使用時容易發生熔化與發動機葉片粘著、受熱變形導致涂層失效等缺點。同時，由于粒子顆粒尺寸分布寬，加熱程度的一致性控制較難，而涂層的孔隙率與粒子的融化程度密切相關，因此，針對這一類可磨耗封嚴涂層，其孔隙率的控制依然存在難以控制的問題，使得涂層可磨耗性的一致性難以保證。

有研究(E.Irissou,A.Dadouche,and R.S.Lima,TribologicalCharacterization of Plasma Sprayed CoNoCrAlY-BN Abradabe Coatings,J.ThermalSpray Technol.,2014,23,p 252-261)表明，確保涂層可磨耗性的熱噴涂涂層，無論是面向壓氣機的低溫下使用的涂層，還是面向高溫渦輪的高溫陶瓷封嚴涂層，其孔隙率需要大于50％以上，但如何可控制備孔隙率大于50％的涂層，在熱噴涂領域依然是尚未很好解決的難題。

發明內容

本申請提供了一種多孔可磨耗封嚴涂層制備方法，以解決目前所制備的封嚴涂層的孔隙率難以控制的問題，并且能夠制備出孔隙率大于50％的一種多孔可磨耗封嚴涂層。

為了解決上述問題，在本申請一方面，本申請公開了一種多孔可磨耗封嚴涂層制備方法，包括：

制備第一粉末，所述第一粉末包括多顆復合結構顆粒，所述復合結構顆粒包括包覆外殼和芯部顆粒，所述包覆外殼的熔點低于所述芯部顆粒的熔點；

將第一粉末與具有潤滑作用的第二粉末混合，得到熱噴涂粉末；

對所述熱噴涂粉末進行加速、加熱，形成噴涂粒子束流，在所述噴涂粒子束流中，所述復合結構顆粒的包覆外殼部分或全部熔化而芯部顆粒不熔化；

將所述噴涂粒子束流射向并沉積在基體表面，處于熔化狀態的所述包覆外殼將所述芯部顆粒與所述基體表面連接，經過反復沉積，形成所述多孔可磨耗封嚴涂層。

可選的，在所述包覆外殼的熔點低于所述芯部顆粒的熔點的前提下，

所述包覆外殼采用熔點低于2100℃的氧化物陶瓷材料或金屬材料或合金材料；

所述芯部顆粒采用熔點高于1300℃的氧化物陶瓷材料或金屬材料或合金材料。