一種熱端部件火焰筒用高溫塗層的製備工藝的製作方法
2023-05-04 14:28:21 1
本發明涉及熱端部件火焰筒的表面防護技術，具體涉及一種熱端部件火焰筒用高溫塗層的製備工藝。
背景技術：
燃氣輪機熱端部件火焰筒在使用過程中，由於燃油噴嘴噴出的焰流具高溫、衝擊及腐蝕作用，容易對熱端部件造成損壞，因此往往在熱端部件火焰筒噴嘴表面及周圍形成一層高溫塗層，但現有噴塗工藝方法製備的塗層往往存在抗熱衝擊性能差、結合強度低問題，對火焰筒的使用壽命以及工業大生產造成較大影響；且針對火焰筒複雜型腔沒有合適的保護方法，在塗層製備過程中易導致零部件型腔內有多餘物進入無法完全清理乾淨；另外，該類零部件一般皆為薄壁件，在自動化噴塗過程中裝夾易變形。因此，需要開發一種新的熱端部件火焰筒用高溫塗層的製備工藝來解決上述問題。
技術實現要素：
針對現有技術存在的問題，本發明提供一種熱端部件火焰筒用高溫塗層的製備工藝，可以有效延長熱端部件在900~1050℃的工作壽命。本發明的技術方案為：
一種熱端部件火焰筒用高溫塗層的製備工藝，包括：將熱端部件火焰筒的待噴塗部位進行有機溶劑除油；採用保護夾具或高溫壓敏膠帶保護除油後的熱端部件火焰筒的非噴塗部位，並對噴塗部位進行吹砂操作，控制粗糙度在2.5~6.0μm；採用支撐夾具對吹砂後的熱端部件火焰筒進行裝夾，對噴塗部位依次進行等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層和等離子噴塗20%氧化釔穩定的氧化鋯複合粉末面層操作。
上述工藝中，所述有機溶劑包括酮類、醇類有機溶劑。
上述工藝中，所述吹砂和所述等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層操作之間的間隔時間不超過2h。
上述工藝中，所述等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層和等離子噴塗20%氧化釔穩定的氧化鋯複合粉末面層之間的間隔時間不超過2h。
上述工藝中，所述等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層的工藝條件為：氬氣流量50~55nlpm，氫氣流量14~15nlpm，送粉速率15~20g/min，噴塗距離100~130mm，噴塗角度60°~80°。
上述工藝中，所述等離子噴塗20%氧化釔穩定的氧化鋯複合粉末面層的工藝條件為：氬氣流量45~50nlpm，氫氣流量16~17nlpm，送粉速率30~35g/min，噴塗距離100~130mm，噴塗角度60°~80°。
本發明的有益效果為：採用本發明在熱端部件火焰筒表面形成的功能性塗層具備優良的抗熱衝擊性能、隔熱性能（可提高基體使用溫度30~50℃），並且與零件基體結合良好，抗腐蝕性能優良，工藝過程簡單，具備推廣至其它轉接零件上防護的前景。
附圖說明
圖1為本發明的熱端部件火焰筒的結構示意圖。
圖2為本發明實施例1的保護夾具的一種結構示意圖；（2-1）為保護夾具的平面結構示意圖，（2-2）為保護夾具的組裝示意圖，其中1-螺栓，2-螺母，3-金屬墊片，4-橡膠墊片。
圖3為本發明實施例1的支撐夾具的一種結構示意圖，其中5-支撐夾具，6-螺栓安裝孔。
圖4為本發明實施例1的支撐夾具對吹砂後的熱端部件火焰筒進行裝夾的結構示意圖，（4-1）為支撐夾具固定在等離子噴塗設備的旋轉圓臺上的結構示意圖，（4-2）為支撐夾具對吹砂後的熱端部件火焰筒進行裝夾的結構示意圖，凸起部分卡住火焰筒的底部外沿，其中5-支撐夾具，7-螺栓，8-火焰筒，9-等離子噴塗設備的旋轉圓臺。
具體實施方式
本發明實施所採用的等離子噴塗設備型號為Unicoat。
下面結合附圖和具體的實施例對本發明做進一步詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。
實施例1
一種熱端部件火焰筒用高溫塗層的製備工藝，所述熱端部件火焰筒的結構如圖1所示，製備工藝包括：將熱端部件火焰筒的待噴塗部位用丙酮除油；採用如圖2所示的保護夾具保護除油後的熱端部件火焰筒的非噴塗部位，圖1中標出非噴塗部位為圓孔部分，所述保護夾具包括與所述圓孔部分孔徑相同的螺栓1和與所述螺栓相配套的螺母2，其結構如圖2所示，將螺栓1依次套入用於密封的金屬墊片3和橡膠墊片4後插入火焰筒的圓孔部分，然後再套入一層金屬墊片3，擰緊螺母后即完成對非噴塗部位的保護，對噴塗部位進行吹砂操作，控制粗糙度在2.5~6.0μm；採用如圖3所示的截面為T字形的支撐夾具對吹砂後的熱端部件火焰筒進行裝夾，在裝夾火焰筒前先將3個相同的支撐夾具按照倒T形在等離子噴塗設備的圓臺上放置，並且3個支撐夾具的T字頭以圓心為準彼此形成120°的夾角，具有螺栓安裝孔的一端位於圓臺邊緣，利用螺栓將3個支撐夾具固定在等離子噴塗設備的圓臺上（如圖（4-1）所示），再利用3個支撐夾具的凸起部分卡住火焰筒的底部外沿（如圖（4-2）所示），對噴塗部位依次進行等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層（合金粉末的型號為KF-113）和等離子噴塗20%氧化釔穩定的氧化鋯複合粉末面層（氧化鋯複合粉末的型號為METCO 202NS）操作。
上述工藝中，所述吹砂和所述等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層操作之間的間隔時間不超過2h。
上述工藝中，所述等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層和等離子噴塗20%氧化釔穩定的氧化鋯複合粉末面層之間的間隔時間不超過2h。
上述工藝中，所述等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層的工藝條件為：氬氣流量50nlpm，氫氣流量14nlpm，送粉速率15g/min，噴塗距離120mm，噴塗角度80°。
上述工藝中，所述等離子噴塗20%氧化釔穩定的氧化鋯複合粉末面層的工藝條件為：氬氣流量45nlpm，氫氣流量16nlpm，送粉速率30g/min，噴塗距離100mm，噴塗角度80°。
實施例2
一種熱端部件火焰筒用高溫塗層的製備工藝，所述熱端部件火焰筒的結構如圖1所示，製備工藝包括：將熱端部件火焰筒的待噴塗部位用丙酮除油；採用與實施例1相同的保護夾具保護除油後的熱端部件火焰筒的非噴塗部位，對噴塗部位進行吹砂操作，控制粗糙度在2.5~6.0μm；採用與實施例1相同的支撐夾具對吹砂後的熱端部件火焰筒進行裝夾，對噴塗部位依次進行等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層（合金粉末的型號為KF-113）和等離子噴塗20%氧化釔穩定的氧化鋯複合粉末面層（氧化鋯複合粉末的型號為METCO 202NS）操作。
上述工藝中，所述吹砂和所述等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層操作之間的間隔時間不超過2h。
上述工藝中，所述等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層和等離子噴塗20%氧化釔穩定的氧化鋯複合粉末面層之間的間隔時間不超過2h。
上述工藝中，所述等離子噴塗鎳鈷鉻鋁釔合金粉末底層的工藝條件為：氬氣流量55nlpm，氫氣流量15nlpm，送粉速率20g/min，噴塗距離120mm，噴塗角度80°。
上述工藝中，所述等離子噴塗20%氧化釔穩定的氧化鋯複合粉末面層的工藝條件為：氬氣流量50nlpm，氫氣流量17nlpm，送粉速率35g/min，噴塗距離100mm，噴塗角度80°。