【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件防護(hù)涂層，具體涉及一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、火焰筒作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室部件重要的組成零件之一，是組織燃油和空氣混合并進(jìn)行燃燒的重要場(chǎng)所，服役時(shí)承受高溫高壓燃?xì)飧咚贈(zèng)_刷、高溫輻射及高熱應(yīng)力，是發(fā)動(dòng)機(jī)承受熱負(fù)荷最高的零件之一。為了提高火焰筒的耐熱能力，一方面零件基體材料采用承溫能力更高的高溫合金材料；另一方面在火焰筒壁打出大量密布帶有復(fù)合傾角且直徑很小的孔（約0.7～0.8mm）來形成連續(xù)的“氣膜毯”，通過小孔進(jìn)氣抽吸冷側(cè)氣流邊界層使得冷側(cè)換熱增強(qiáng)、密集分布的多斜孔使得換熱面積增加、冷氣出流后在熱側(cè)形成氣膜保護(hù)等效應(yīng)達(dá)到高效冷卻的目的。
2、為了進(jìn)一步提升火焰筒的承溫能力，進(jìn)一步在其表面涂覆熱障涂層，該類涂層厚度一般為0.25?mm～0.35mm，通過熱障涂層低導(dǎo)熱系數(shù)特征阻隔高溫燃?xì)鈱?duì)高溫合金基材的傳導(dǎo)熱，從而降低高溫合金基材的溫度。周知，熱傳遞有熱傳導(dǎo)、對(duì)流和熱輻射三種方式，現(xiàn)役熱障涂層低發(fā)射率陶瓷層主要為7~8w.t%?y2o3部分穩(wěn)定的zro2（ysz），對(duì)波長(zhǎng)1-5μm?范圍內(nèi)的紅外線透過率達(dá)70%，即在發(fā)動(dòng)機(jī)高溫環(huán)境中熱障涂層是透明或半透明的，熱量一部分通過陶瓷材料的聲子傳熱作用傳遞給金屬基底，而另一部分以紅外輻射透過涂層直接傳遞給金屬基底。高溫輻射與傳導(dǎo)的耦合作用改變了低導(dǎo)熱陶瓷涂層的導(dǎo)熱機(jī)理，大幅度降低了涂層的隔熱性能，從而無法阻隔熱輻射對(duì)基材的加熱作用，導(dǎo)致其隔熱能力有限。此外，熱障涂層由于厚度較厚（0.25?mm～0.35mm），涂覆過程
3、綜上可以看出，帶氣膜孔火焰筒表面需涂覆耐熱涂層，而現(xiàn)有熱障涂層隔熱能力有限且涂覆過程中影響零件氣膜冷卻效果，無法滿足工程應(yīng)用需求，迫切需要涂覆一種薄厚度且具備良好隔熱性能的涂層及施工方便的制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本專利技術(shù)提供一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層及其制備方法，該涂層采用空氣噴涂工藝結(jié)合大氣燒結(jié)的方法制備，具有施工方便、厚度不影響氣膜孔孔徑大小且隔熱效果良好特征。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：
3、一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，所述涂層由氧化物混合物粘結(jié)底層、擴(kuò)散阻擋中間層和高反射率面層組成，涂層總厚度≤30μm；氧化物混合物粘結(jié)底層成分兼顧與高溫合金基材熱匹配原則、高溫抗氧化性能和高溫流動(dòng)成膜性能、擴(kuò)散阻擋中間層有效阻止高反射率面層和高溫合金基材之間的互擴(kuò)散、高反射率面層降低高溫高速燃?xì)廨椛鋵?duì)火焰筒的加熱。
4、進(jìn)一步的，上述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，氧化物混合物粘結(jié)底層的成分為sio2-15~20?w.t.%（al2o3+b2o3）-?3~6?w.t.%（k2o+na2o）-10~15?w.t.%（cao+sro）-8~15w.t.%?（cr2o3+zro2），該成分記為a。
5、其中，sro作為氧化物中的助溶劑組元，保證粘結(jié)層與合金基體的界面高致密性和化學(xué)結(jié)合；sio2作為網(wǎng)絡(luò)形成劑組元，其含量超過50%，保證粘結(jié)層高的熱穩(wěn)定性及抗氧化性能；?k2o+na2o作為單價(jià)助溶劑組元和二價(jià)助溶劑氧化物cao+sro匹配，調(diào)控氧化物混合物的流動(dòng)性，保證粘結(jié)層的燒結(jié)致密性，并能夠與擴(kuò)散阻擋層形成相互嵌合的界面過渡結(jié)構(gòu)，提升界面結(jié)合力。
6、進(jìn)一步的，上述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，擴(kuò)散阻擋中間層由al2o3、cr2o3共強(qiáng)化的氧化物混合物組成，其成分為a-10~15?w.t.%?al2o3-2~5?w.t.%?cr2o3，該成分記為b。
7、進(jìn)一步的，上述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，高反射率面層的成分為pt-55~85w.t.%ag+10?w.t.%a，該成分記為c。
8、上述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層的制備方法，包括以下步驟：
9、步驟（1）、對(duì)零件非涂覆區(qū)域進(jìn)行保護(hù)；
10、步驟（2）、對(duì)零件的待噴涂涂層區(qū)域采用36~80目白剛玉砂進(jìn)行干吹砂處理；
11、步驟（3）、配置a粉末，其成分為sio2-15~20?w.t.%（al2o3+b2o3）-?3~6?w.t.%（k2o+na2o）-10~15?w.t.%（cao+sro）-8~15?w.t.%?（cr2o3+zro2）；配置b粉末，其成分為a-10~15w.t.%?al2o3-2~5?w.t.%?cr2o3?，配置c粉末，其成分為pt-55~85w.t.%ag+10?w.t.%a；
12、步驟（4）、按照1g?a粉末20ml酒精、1g?b粉末20ml酒精、1g?c粉末30ml酒精的配置，將a、b、c粉末混入酒精，并置于超聲波清洗儀中震蕩并攪拌均勻至無粉末無沉淀，獲得混合液a、混合液b、混合液c備用；
13、步驟（5）、按照每cm2零件表面0.5~0.55ml混合液a，每cm2零件表面0.25~0.3ml混合液b、每cm2零件表面2ml~3ml?混合液c的配置，采用壓縮空氣噴涂的方式，在零件表面依次噴涂形成氧化物混合物粘結(jié)底層、擴(kuò)散阻擋中間層和高反射率面層，噴涂壓力為0.1~0.2mpa，噴涂距離為100~200mm，噴涂過程中噴槍垂直于待噴涂表面；
14、步驟（6）、每層噴涂后室溫干燥固化1~2h，然后裝入真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，冷卻后出爐；
15、步驟（7）、采用800#金剛石砂紙打磨涂層使其露出銀白色金屬光澤，表面粗糙度≤3μm，打磨過程監(jiān)測(cè)涂層厚度，防止涂層過拋，最終得到耐熱涂層厚度為25~30μm，隨后用酒精擦拭樣品表面，使零件表面清潔。
16、進(jìn)一步的，上述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層的制備方法，步驟（2）吹砂處理的具體條件為：風(fēng)壓為0.2~0.4mpa，吹砂距離為120~150?mm，吹砂角度為60°~75°。
17、進(jìn)一步的，上述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層的制備方法，a、b、c粉末的粒徑均小于10μm。
18、進(jìn)一步的，上述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層的制備方法，步驟（6）的燒結(jié)制度為：當(dāng)熱處理爐真空度≤0.013pa時(shí)開始升溫，以(15±5)℃/min升溫至800℃，保溫（2~5）min,分壓至（100±20）pa，之后以(15±5)℃/min升溫至950℃~1050℃保溫20min~30min，然后充氬氣6min內(nèi)冷卻至（650±28）℃，再冷至80℃以下出爐。
19、本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
20、1、本專利技術(shù)涂層總厚度為25~30μm，噴涂后不影響對(duì)零件氣膜孔孔徑大小；
21、2、本專利技術(shù)涂層具有高反射率特征，可以顯著降低零件表面溫度。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，其特征在于，所述涂層由氧化物混合物粘結(jié)底層、擴(kuò)散阻擋中間層和高反射率面層組成，涂層總厚度≤30μm；氧化物混合物粘結(jié)底層成分兼顧與高溫合金基材熱匹配原則、高溫抗氧化性能和高溫流動(dòng)成膜性能、擴(kuò)散阻擋中間層有效阻止高反射率面層和高溫合金基材之間的互擴(kuò)散、高反射率面層降低高溫高速燃?xì)廨椛鋵?duì)火焰筒的加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，其特征在于，氧化物混合物粘結(jié)底層的成分為SiO2-15~20?w.t.%（Al2O3+B2O3）-?3~6?w.t.%（K2O+Na2O）-10~15?w.t.%（CaO+SrO）-8~15?w.t.%?（Cr2O3+ZrO2），該成分記為A。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，其特征在于，保證SiO2的含量超過50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，其特征在于，擴(kuò)散阻擋中間層由Al2O3、Cr2O3共強(qiáng)化的氧化物混合物組成，其成分為A-10~15?w.t.%?Al2O3?-2~5?w.t.%Cr2O3，該成分記為B。
<...【技術(shù)特征摘要】
1.一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，其特征在于，所述涂層由氧化物混合物粘結(jié)底層、擴(kuò)散阻擋中間層和高反射率面層組成，涂層總厚度≤30μm；氧化物混合物粘結(jié)底層成分兼顧與高溫合金基材熱匹配原則、高溫抗氧化性能和高溫流動(dòng)成膜性能、擴(kuò)散阻擋中間層有效阻止高反射率面層和高溫合金基材之間的互擴(kuò)散、高反射率面層降低高溫高速燃?xì)廨椛鋵?duì)火焰筒的加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，其特征在于，氧化物混合物粘結(jié)底層的成分為sio2-15~20?w.t.%（al2o3+b2o3）-?3~6?w.t.%（k2o+na2o）-10~15?w.t.%（cao+sro）-8~15?w.t.%?（cr2o3+zro2），該成分記為a。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，其特征在于，保證sio2的含量超過50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶氣膜孔火焰筒耐熱涂層，其特征在于，擴(kuò)散阻擋中間層由al2o3、cr2o3共強(qiáng)化的氧化物混合物組成，其成分為a-10~15?w.t.%?al2o3?-2~5?w.t.%cr2o3，該成分記為b。
<...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：程玉賢，鄒卓，張向明，李浩宇，岳陽，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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