用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法
2023-09-17 17:48:30
專利名稱：用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法
技術領域：
本發明涉及一種主要用於發動機燃油噴嘴抗積碳的表面處理方法，更具體地 說，本發明涉及一種用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法。
背景技術：
包括旋流器、螺帽等零件組成的航空發動機燃油噴嘴組件，是由耐熱不鏽鋼 或高溫合金鋼加工而成的有表面粗糙度的零件，其工作表面往往存在大量分布不 均的微觀溝壑和高表面能，具有二者共同作用對積碳產生強的結合傾向。發動機 工作過程中，噴嘴組件表面逐漸被積碳覆蓋。噴嘴組件表面堆積大量積碳後，會 嚴重影響燃油霧化性能，甚至堵塞噴嘴通道而導致發動機無法工作。雖然通過氣 流或燃油衝刷而有部分積碳自行脫落，但仍然無法保證噴嘴組件在發動機一個工 作周期內正常工作。
為了防止積碳在發動機零件上的沉積，中國專利200620116410. 3提出了一 種《具有防積碳部件的發動機》。其中發動機部件包括至少一個表面張力相對高 的表面，該表面是一個非接觸磨損表面，並附著有一個表面張力相對較低的塗層。 表面張力相對低的塗層的表面張力小於或等於30達因/釐米。但該方法並沒有涉 及到噴油嘴組件的防積碳問題。由於航空發動機燃油噴油嘴組件初生積碳粒子尺 寸通常在納米量級，同時由於伴隨積碳生成過程中未完全分解的有機物質的存 在，使積碳與有機物質的混合物兼具納米粒子和有機機團的高活性，能牢固附著 在金屬表面，使積碳易於附著和難以去除。同時，由於噴嘴組件表面存在有利於積碳粒子團聚體的嵌入，增加積碳的機械附著力的微觀溝壑。因此上述表面張力 小於或等於30達因/釐米的鎳或磷四氟乙烯塗層並不能解決和去除噴嘴組件表 面微觀溝壑中堆積的積碳問題。仍然存在表面微觀溝壑積碳物理環境。
發明內容
本發明針對航空發動機燃油噴嘴組件的特性和抗積碳要求，提出了一種用稀 土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法，通過稀土的催化作用，加強燃燒過程 中燃油的分解，減少積碳的形成，促進發動機啟動和結束階段溫度不足條件下， 燃油的充分裂解，使之形成氣態產物，減少膠質和積碳的形成，降低積碳在零件 表面的積碳機率和機械錨固力，以確保燃油噴嘴正常工作。
本發明的目的可以通過以下措施來達到。 一種用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴 組件積碳的方法，具有如下特徵，
1) 首先用電解拋光或雷射重熔，降低燃油噴嘴組件表面的粗糙度；
2) 然後在上述拋光表面上沉積一層稀土氧化物抗積碳塗層。 本發明的有益效果在於，
在上述防積碳表面處理技術中，電解拋光或雷射重熔可以有效降低零件表面 粗糙度，減少零件表面微觀溝壑。沉積一層對燃油具有催化作用的稀土氧化物塗 層，可以降低燃油在發動機噴嘴表面生成積碳的機率。經本發明處理後零件表面 積碳沉積量明顯減少。本發明提供的上述方法是一種有效防止噴嘴表面積碳的處 理技術。試驗證明，它能有效防止噴嘴在工作中大量積碳，可以避免燃油噴嘴噴 霧效果變差或噴油通道堵塞。由耐熱不鏽鋼或高溫合金鋼加工而成航空發動機燃 油噴嘴組件材料中鎳含量較高，通過其催化性能夠促進燃油形成積碳。而稀土氧 化物的催化性是減少積碳的形成。通過稀土的催化作用加強了燃燒過程中燃油的 分解，減少積碳的形成；促進了發動機啟動和結束階段溫度不足條件下燃油的充分裂解，稀土氧化物因其催化性而強化了燃油的充分燃燒，最大限度生成氣態物
質；發動機工作結束後，由於溫度降低，殘留燃油會裂解成小分子物質或碳化，
形成大量膠質，而稀土氧化物提高了零件表面的催化活性，可在較低溫度下增強 膠質的裂解活性，使其進一步反應，生成氣態物質，減少積碳形成。從而保證燃 油噴嘴正常工作。
本發明特別適用於航空發動機以及燃油發動機噴嘴組件和汽車、輪船等燃油 發動機噴嘴組件的表面處理。 具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明本發明。在以下實施例中，
首先用高能束雷射在噴嘴表面進行雷射重熔或電解拋光，用以降低其表面
粗糙度，無論是雷射重熔還是電解拋光，應將尺寸減少量控制在5微米以內。再 通過雷射沉積方法，在其表面沉積一層稀土氧化物。稀土氧化物塗層沉積方法可 以採用多弧離子沉積或雷射沉積。其中稀土氧化物塗層厚度為1微米至50微米。
燃油噴嘴組件零件表面總體尺寸改變量一般應小於等於10微米。稀土氧化 物塗層成份主要為氧化鑭、氧化鈰、氧化釹和氧化銪等。
電解拋光是用磷酸+濃硫酸+酪酐體系。在對噴嘴組件零件表面進行電解拋 光時，可以用密度為1.17的磷酸H3PCM280g/L、密度為1.84的硫酸186g/L、鉻酐 CrO3106 g/L，溫度為70 80"C ，電流密度為25 A/dm2 30 A/dm2條件下拋光45 s 60s。
權利要求
1.一種用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法，具有如下特徵，1)首先用電解拋光或雷射重熔，降低燃油噴嘴組件表面的粗糙度；2)然後在上述拋光表面上沉積一層稀土氧化物抗積碳塗層。
2. 按照權利要求l所述的用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法，其 特徵在於，所述的稀土氧化物，其成份主要包括，氧化鑭、氧化鈰、氧化釹和氧 化銪。
3. 按照權利要求l所述的用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法，其 特徵在於，稀土氧化物塗層沉積，由多弧離子沉積或雷射沉積完成。
4. 按照權利要求l所述的用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法，其 特徵在於，稀土氧化物塗層厚度為1微米至50微米。
5. 按照權利要求l所述用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法，其特 徵在於，在對噴嘴組件零件表面進行電解拋光時，用密度為1.17的磷酸H3P04280 g/L、密度為1.84的硫酸186g/L、鉻酐0*03106 g/L，溫度為70 80。C，電流密度 為25 A/dm2 30 A/dm2條件下拋光45 s 60 s。
全文摘要
本發明提出的一種用稀土氧化物塗層抗燃油噴嘴組件積碳的方法，旨在提供一種通過稀土的催化作用，加強燃燒過程中燃油的分解，減少積碳的形成，促進發動機啟動和結束階段溫度不足條件下，燃油的充分裂解，使之形成氣態產物，減少膠質和積碳的形成，降低積碳在零件表面的積碳機率和機械錨固力抗積碳的方法。本發明通過下述技術方案予以實現首先用電解拋光或雷射重熔，降低燃油噴嘴組件表面的粗糙度；然後在上述拋光表面上沉積一層稀土氧化物抗積碳塗層。本發明具有化學催化作用的稀土氧化物抗積碳塗層方法，解決了發動機燃油噴嘴在工作中因積碳而引起燃油噴射霧化角、流量、分布的改變甚至噴油通道完全被堵塞的問題。本發明適用於各類燃油噴嘴組件的表面加工。
文檔編號F02C7/232GK101629521SQ200910060259
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月5日 優先權日2009年8月5日
發明者勇 何, 侯廷紅, 巧 向, 幸澤寬, 黃選民 申請人:中國人民解放軍第五七一九工廠