等离子喷涂铝硅-聚苯酯涂层工艺及性能研究.pdf

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1、第５８卷第４期汽轮机技术Ｖｏｌ．５８Ｎｏ．４２０１６年８月ＴＵＲＢＩＮＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｕｇ．２０１６等离子喷涂铝硅－聚苯酯涂层工艺及性能研究１１１１２刘长雁，徐佰明，张瑞武，林琳，李季（１哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨１５００４６；２大庆石化公司热电厂，大庆１６３７１４）摘要：采用大气等离子喷涂（ＡＰＳ）的方法制备铝硅聚苯酯封严涂层。通过正交试验，以结合强度为判据，优化了铝硅聚苯酯涂层等离子喷涂工艺参数，研究了涂层的结合强度、硬度、孔隙率等性能。结果确定优化的工艺参数为：电弧电流５００Ａ、主气流量７５Ｌ／ｍｉｎ、辅气流量７Ｌ／ｍｉｎ、喷涂距离１２０ｍｍ。在优化的喷涂

2、工艺参数下获得的涂层结合强度达到６．５ＭＰａ，孔隙率为８．３％，硬度在５２－５５ＨＲ１５Ｙ，具有良好的抗老化性能，为实际生产提供了依据。关键词：铝硅聚苯酯封严涂层；等离子喷涂；正交试验分类号：ＴＫ２６６文献标识码：Ａ文章编号：１００１-５８８４（２０１６）０４-０３１４-０３ＳｔｕｄｙｏｎＰｒｏｃｅｓｓＯｐｔｉｍｕｍａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＡｌＳｉ-ｐｌｏｙｅｓｔｅｒＳｅａｌＣｏａｔｉｎｇｂｙＰｌａｓｍａＳｐｒａｙｉｎｇ１１１１２ＬＩＵＣｈａｎｇ-ｙａｎ，ＸＵＢａｉ-ｍｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＲｕｉ-ｗｕ，ＬＩＮＬｉｎ，ＬＩＪｉ（１ＨａｒｂｉｎＴｕｒｂｉｎｅＣｏｍｐａｎｙＬｉ

3、ｍｉｔｅｄ，Ｈａｒｂｉｎ１５００４６，Ｃｈｉｎａ；２ＴｈｅｒｍａｌＰｏｗｅｒＰｌａｎｔｏｆＤａｑｉｎｇＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ，Ｄａｑｉｎｇ１６３７１４，Ｃｈｉｎａ）Abstract：ＴｈｅｓｅａｌｃｏａｔｉｎｇｏｆＡｌＳｉ-ｐｌｏｙｅｓｔｅｒｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｉｒｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔｔａｋｉｎｇｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｓｃｒｉｔｅｒｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙｗｅｒ

4、ｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅ：ｃｕｒｒｅｎｔ５００Ａ，ｐｒｉｍａｒｙｇａｓｆｌｏｗｒａｔｅ７５Ｌ／ｍｉｎ，ｓｅｃｏｎｄａｒｙｇａｓｆｌｏｗｒａｔｅ７Ｌ／ｍｉｎａｎｄｓｐｒａｙｄｉｓｔａｎｃｅ１２０ｍｍ．Ｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓ６．５ＭＰａ，ｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙｉｓ８．３％，ｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｉｓ５２－５５ＨＲ１５ＹａｎｄｔｈｅＡｎｔｉ-ａｇｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｇｏｏｄｗｉｔｈｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｃａｎｂｅａｂａｓｉｓｆｏｒ

5、ｐｒａｃｔｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Keywords：sealcoating；plasmaspraying；processoptimum０前言１实验材料及方法减少压气机、涡轮机叶尖与机匣间的间隙，可以降低发１．１实验原材料及设备［１，２］动机油耗，同时提高其效率。封严涂层的应用是实现这实验用基体材料采用４５号钢，尺寸为矱φ２５ｍｍ×５ｍｍ。种功能的重要方法。其中，铝硅聚苯酯封严涂层因具有较低封严涂层为双层结构，采用Ｍｅｔｃｏ４５０ＮＳ镍铝粉作为粘结层的摩擦系数、对叶片几乎无磨损、且易修复等优点，被国外主材料，粉末形貌如图１（a）所示，从图中可以看出镍铝粉末为要飞机和发动机制

6、造商大量用于民用航空飞机零部件制造近球形，颗粒圆整，粒度均匀，分布在６０μｍ左右。面层材料［３，４］和维修。等离子喷涂技术具有生产效率高、涂层质量好、为Ｍｅｔｃｏ６０１ＮＳ铝硅聚苯酯粉末，粉末分布及形貌如图１（b）适用材料广、成本低等优点，是获得零件表面封严涂层的常所示，图中呈亮白色球形的为聚苯酯，散布银白色片状的铝［５］用制备技术。但是，等离子喷涂工艺过程较复杂，影响因硅，两相均匀分布。等离子喷涂采用瑞士苏尔寿美科公司生素众多，至少有１２个独立的参数对涂层的质量起关键因素，产的ＭｕｔｉＣｏａｔＶＰＳ／ＡＰＳ等离子喷涂系统，选用ＡＰＳ（大气等因此，获得优良的涂层，除了涂层材料本

7、身的性质，喷涂工艺离子喷涂系统）模式，主气为氩气，辅气为氢气，喷枪为Ｆ４－［６，７］尤为重要。本文根据压气机生产对封严涂层的需求，采ＭＢ，枪外送粉。用大气等离子喷涂技术，研究了不同工艺参数（电弧电流、喷１．２涂层制备涂距离、主气流量、辅气流量）对铝硅聚苯酯涂层的结合强度将试样进行除油和喷砂预处理后，分别喷涂粘结层的影响，最终优化了喷涂工艺参数，获得了性能优良的封严（Ｍｅｔｃｏ４５０ＮＳ）和面层（Ｍｅｔｃｏ６０１ＮＳ）。粘结层具体工艺参数涂层，为生产应用提供了依据。见表１。表１等离子喷涂粘结层