[發明專利]一種鈦合金葉片凸肩耐磨涂層修復方法

有效

• 申請號: 202011199727.9
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112410712B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 崔永靜;王長亮;張昂;宇波
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: C23C4/126
• 分類號: C23C4/126;C23C4/06;C23C4/10;C23C4/02;C25F5/00;B24C1/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 孟慶浩

本發明屬于航空發動機防護涂層領域，尤其涉及一種鈦合金葉片凸肩耐磨涂層修復方法。本發明采用電化學法與噴砂法相結合的方法去除葉片凸肩表面損傷涂層，并利用爆炸噴涂或者超音速火焰噴涂的方法在凸肩表面制備硬度梯度結構耐磨涂層，其中底層由Ni基金屬和Al₂O₃混合組成，硬度滿足380～500HV；面層為WC?25Co耐磨涂層。通過對葉盆凸肩和葉背凸肩進行對稱裝卡和交替修復，實現了凸肩耐磨涂層的高精度修復。該方法對壓氣機葉片凸肩耐磨涂層進行修復，具有單次修復基體損傷小、尺寸精度高、修復成本低和可靠性高等優勢。

技術領域

本發明屬于航空發動機防護涂層領域，尤其涉及一種鈦合金壓氣機葉片凸肩耐磨涂層的修復方法。

背景技術

航空發動機工作時，壓氣機葉片要求承受巨大的離心負荷、氣動負荷、熱負荷及振動負荷，加之葉片數量多故障概率較高，這其中以振動故障最為突出。為了解決振動問題，壓氣機葉片通常利用庫倫摩擦阻尼進行減振。對于大展弦比風扇葉片通常采用葉身凸肩進行減振。為了保護鈦合金葉片和防止由于葉片震動而磨損凸肩接觸面，通常在凸肩接觸面噴涂專用硬質合金涂層，同時在硬質合金涂層表面涂覆低摩擦系數干膜潤滑劑。常用的工藝方法包含：釬焊、激光熔敷、等離子噴涂和爆炸噴涂，這其中以爆炸噴涂技術的應用較為廣泛。

壓氣機葉片在使用過程中由于受到高壓氣流沖擊和振動疲勞作用，經過一個使用周期后需要進行凸肩耐磨涂層修復。然而葉片凸肩耐磨涂層修復與新制件不同，需要解決諸多問題：(1)涂層硬度較高，修理前殘余涂層去除難度大；(2)噴涂過程中薄壁件變形量控制；(3)噴涂后加工困難。迫切需要摸索出一套行之有效的修復方法。

現有技術中，如專利CN101613860、CN105328396、CN201410667839.0，在材料和噴涂制備工藝過程上或者在修復過程、修復要求上均存在較大區別。

如論文“航空發動機風扇葉片凸肩的結構設計(航空發動機，2004,30,14-17)”雖然介紹了壓氣機工作葉片凸肩的涂層材料體系，但對于葉片的修復過程和修復方法并未涉及。

發明內容

本發明的目的是：提出一種鈦合金葉片凸肩耐磨涂層修復方法。采用本工藝方法，可以對壓氣機葉片凸肩耐磨涂層進行低成本快速修復，并達到涂層延壽的目的。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：

一種鈦合金葉片凸肩耐磨涂層修復方法，所述修復方法包含以下步驟：

步驟一、對涂層區域以外的葉身進行保護；將葉片凸肩涂層區域浸入化學溶液，采用電化學法對涂層進行去除；對于殘留涂層進行清洗和烘干，隨后采用噴砂工藝進行去除；

步驟二、采用熱噴涂工藝制備雙層結構耐磨涂層：

其中底層采用Ni基金屬粉末和Al₂O₃顆粒的機械混合粉末，噴涂厚度為50μm～100μm，涂層硬度應滿足380～500HV；

面層采用WC-Co粉末，噴涂厚度300～500μm，涂層硬度滿足650～900HV，涂層結合強度≥70MPa；

步驟三、葉片凸肩耐磨涂層修復：

首先，采用卡具對葉盆凸肩和葉背凸肩平行于涂層面進行對稱裝夾；

隨后，對葉盆凸肩涂層面進行耐磨涂層噴涂，以葉背面無涂層凸肩面為基準，采用金剛石砂輪磨削葉盆凸肩耐磨涂層表面至規定尺寸；

最后，對葉背面凸肩涂層面進行耐磨涂層噴涂，噴涂完成后以葉盆凸肩耐磨涂層表面為基準，采用金剛石砂輪磨削葉背面凸肩耐磨涂層至規定尺寸；

步驟四、加工完成后，在耐磨涂層表面，采用氣體噴槍噴涂MoS₂涂料作為潤滑層，潤滑層厚度0.01～0.05μm；