【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于空氣軸承，具體涉及一種用于高速空氣軸承氣體箔片的高溫復合涂層及其制備方法。
技術介紹
1、箔式氣體動力氣體膜徑向軸承目前正被用于各種高速轉子應用，如空壓機、小型渦輪發電機等。這些軸承由內部旋轉軸、圍繞旋轉軸的非旋轉柔性氣體箔片、環繞氣體箔片的非旋轉柔性彈簧箔片和環繞并為箔片提供固定的非旋轉軸承套組成。
2、氣體箔片通常由鎳合金蝕刻而成，并已軋制至最終厚度。彈簧箔片由經過完全熱處理的鉻鎳鐵合金蝕刻而成。蝕刻氣體箔一般涂有低摩擦涂層，以降低啟動扭矩，并避免在高轉速運行時偶爾觸碰造成金屬箔損壞。
3、然而現有的涂層仍存在以下亟需解決的技術問題和缺陷：
4、1.涂層材料選擇與性能限制：高溫涂層材料需要在高溫和高應力條件下保持穩定，這對材料的選擇提出了嚴苛要求。目前常用的涂層材料如氧化物陶瓷和金屬涂層在極端條件下的性能仍有待提升。耐磨性與耐腐蝕性：涂層需要同時具備優異的耐磨性和耐腐蝕性，然而現有涂層材料在長期使用中，尤其是暴露于高溫和化學相結合的腐蝕環境時，可能會迅速發生性能退化，無法達到設備的使用壽命要求。
5、2.涂層厚度與均勻性控制：涂層厚度和均勻性對軸承的性能影響很大。不均勻的涂層可能導致局部磨損增加，影響軸承的穩定性和壽命。此外，涂層厚度過薄會降低保護效果，過厚則可能影響軸承的動平衡。
6、3.熱應力與涂層剝落：在超高速運轉和高溫環境下，涂層和基底之間的熱膨脹系數差異可能導致熱應力積累，進而導致涂層剝落。涂層剝落不僅會降低保護效果，還可能導致軸承失效。p>
7、4.涂層與基體的附著力：涂層與基體材料之間的附著力不足是一個關鍵問題。良好的附著力對于涂層的耐久性至關重要，但在高溫高應力條件下，涂層可能會出現剝離或開裂。
8、5.制造與應用工藝：涂層的制造和應用工藝復雜，需要高精度的設備和嚴格的工藝控制。工藝不當會導致涂層缺陷，如孔隙、裂紋等，影響其性能和壽命。
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種用于高速空氣軸承氣體箔片的高溫復合涂層及其制備方法。本專利技術的高溫復合涂層能夠在極高溫環境下保持穩定，提供優異的隔熱性能。其中間層的納米氧化鋁增強鈦合金提供了良好的機械性能，增強了涂層的抗沖擊和耐磨損性能，底層的鎳鉻合金提供了良好的附著力和耐腐蝕性，確保涂層與基材的牢固結合，表層進一步提高了涂層的耐高溫性和隔熱性能。
2、為實現以上目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、一種用于高速空氣軸承氣體箔片的高溫復合涂層，該涂層的底層為鎳鉻合金涂層，中間層為納米氧化鋁增強鈦合金涂層，表層為氧化鋯或氧化鋁涂層。
4、進一步，所述鎳鉻合金涂層中鎳(ni)質量含量為75-85％，其余為鉻(cr)。
5、進一步，所述納米氧化鋁增強鈦合金涂層中納米氧化鋁質量含量為5-10％，其余為鈦合金；所述鈦合金由90％的鈦(ti)，6％的鋁(al)，和4％釩(v)組成。
6、進一步，所述高溫復合涂層的底層的厚度為10-30μm，中間層的厚度為50-70μm，表層的厚度為30-60μm。
7、本專利技術還提供上述一種用于高速空氣軸承氣體箔片的高溫復合涂層的制備方法，包括如下步驟：
8、(1)對氣體箔片基體依次進行清洗、表面粗糙化處理；
9、(2)采用真空等離子噴涂或高壓冷噴涂在預處理后的基體表面噴涂鎳鉻合金粉末，然后進行高溫燒結處理，得到底層；
10、(3)采用噴涂或刷涂的方式將包含納米氧化鋁和鈦合金的乙醇溶液涂覆在已涂有底層的基材表面，然后進行干燥和高溫燒結處理，得到中間層；
11、(4)采用等離子噴涂技術將氧化鋯或氧化鋁粉末涂覆在中間層表面，然后進行高溫燒結處理，得到高溫復合涂層。
12、進一步，所述步驟(1)高溫燒結的溫度為500-600℃，保溫時間為1-2小時。
13、進一步，所述步驟(2)乙醇溶液還包含分散劑和粘結劑；燒結溫度為400-500℃，保溫時間為1-2小時。
14、優選的，所述分散劑為聚乙烯醇，所述粘結劑為硅烷偶聯劑。
15、進一步，所述步驟(3)高溫燒結的溫度為700-800℃，保溫時間為1-2小時。
16、進一步，所述制備方法還包括步驟(5)：采用高精度磨削、拋光對高溫復合涂層進行表面處理，使所述高溫復合涂層的粗糙度ra為0.1-0.2。
17、本專利技術的有益效果為：
18、1.本專利技術高溫復合涂層的陶瓷表層能夠在極高溫環境下保持穩定，提供優異的隔熱性能。中間層的納米氧化鋁增強鈦合金提供了良好的機械性能，增強了涂層的抗沖擊和耐磨損性能。底層的鎳鉻合金提供了良好的附著力和耐腐蝕性，確保涂層與基材的牢固結合。
19、2.本專利技術的高溫復合涂層使空氣軸承承受更高的溫度，這對于微型燃氣輪機的高效運行至關重要，尤其是在環境溫度高或系統內部溫度較高的情況下。本專利技術的先進復合涂層可以使空氣軸承的使用工況超過800℃的溫度。
20、3.本專利技術的高溫復合涂層用于氣體箔片能夠大幅減少摩擦和磨損(軸承摩擦系數降低30％至50％)，提高了軸承的壽命和可靠性，其使用壽命比不帶涂層的軸承延長2-3倍，甚至在極端苛刻的工況條件下也能正常工作。
21、4.本專利技術的高溫復合涂層極大地降低了維護成本和運營成本，提高了設備的投資回報率。
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1.一種用于高速空氣軸承氣體箔片的高溫復合涂層，其特征在于，所述涂層的底層為鎳鉻合金涂層，中間層為納米氧化鋁增強鈦合金涂層，表層為氧化鋯或氧化鋁涂層。
2.根據權利要求1所述的高溫復合涂層，其特征在于，所述鎳鉻合金涂層中鎳(Ni)質量含量為75-85％，其余為鉻(Cr)。
3.根據權利要求1所述的高溫復合涂層，其特征在于，所述納米氧化鋁增強鈦合金涂層中納米氧化鋁質量含量為5-10％，其余為鈦合金；所述鈦合金由90％的鈦(Ti)，6％的鋁(Al)，和4％釩(V)組成。
4.根據權利要求1所述的高溫復合涂層，其特征在于，所述高溫復合涂層的底層的厚度為10-30μm，中間層的厚度為50-70μm，表層的厚度為30-60μm。
5.如權利要求1-4任一項所述的一種用于高速空氣軸承氣體箔片的高溫復合涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)高溫燒結的溫度為500-600℃，保溫時間為1-2小時。
7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)乙
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述分散劑為聚乙烯醇，所述粘結劑為硅烷偶聯劑。
9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)高溫燒結的溫度為700-800℃，保溫時間為1-2小時。
10.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括步驟(5)：采用高精度磨削、拋光對高溫復合涂層進行表面處理，使所述高溫復合涂層的粗糙度Ra為0.1-0.2。
...【技術特征摘要】
1.一種用于高速空氣軸承氣體箔片的高溫復合涂層，其特征在于，所述涂層的底層為鎳鉻合金涂層，中間層為納米氧化鋁增強鈦合金涂層，表層為氧化鋯或氧化鋁涂層。
2.根據權利要求1所述的高溫復合涂層，其特征在于，所述鎳鉻合金涂層中鎳(ni)質量含量為75-85％，其余為鉻(cr)。
3.根據權利要求1所述的高溫復合涂層，其特征在于，所述納米氧化鋁增強鈦合金涂層中納米氧化鋁質量含量為5-10％，其余為鈦合金；所述鈦合金由90％的鈦(ti)，6％的鋁(al)，和4％釩(v)組成。
4.根據權利要求1所述的高溫復合涂層，其特征在于，所述高溫復合涂層的底層的厚度為10-30μm，中間層的厚度為50-70μm，表層的厚度為30-60μm。
5.如權利要求1-4任一項所述的一種用于高速空氣軸承氣體箔片的高溫復合涂...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔琛煥，阮波，張夢婷，
申請(專利權)人：靈威智擎湖州科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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