热喷涂低压等离子喷涂镍-钴-铬-铝-钇-钽合金涂层

热喷涂低压等离子喷涂镍-钴-铬-铝-钇-钽合金涂层

国家标准 GB/T18681一2002 热喷涂低压等离子喷涂 镍-钻-铭-铝-亿-钼合金涂层 Thermalspraying-Lowpressureplasmaspraying Ni-Co-Cr-A-Y-Taaoycoating 2002-08-01实施 2002-03-10发布 中华 民共，和.国 发布 国家质量监瞥检验检疫总篇国家标准
GB/T18681-2002 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 3 设备 粉末 工件预处理 转移弧清理 8 喷涂工艺 工件拆卸 10涂层返修 涂层后处理 11 12涂层技术要隶 13涂层质量检验方法 附录A(资料性附录参考文献
GB/T18681一2002 前 育 本标准的附录A是资料性的附录 本标准由机械工业联合会提出 本标准由全国金属与非金属覆盖层标准化技术委员会归口 本标准负贵起草单位;广州有色金属研究院,南方航空动力机械公司 本标准主要起草人.洪瑞江.周克糕,吴颖,刁楚稍、戴达煌
GB/T18681-2002 热喷涂低压等离子喷涂 镍-钻-铬-铝-丸-钼合金涂层 范围 本标准规定了低压等离子喷涂镍-钻-铬-铝-忆-钮(NiCoCrAIYTa)合金涂层的技术要求及其试验 方法 本标准适用于航空发动机高温等部件抗高温氧化和热腐蚀的低压等离子喷涂的NiCoCrAIYTa 涂层 本标准也适用于MCrAY(M代表Ni,Co,NiC等)类低压等离子喷涂涂层 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款.凡是注日期的引用文件,其随后所有的 修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是 否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB/T6462金属和氧化物覆盖层横断面厚度显微镜测量方法(eqv1So1463) GB/T6524金属粉末粒度分布的测定- 光透法(neqASTMB430 GB/T8642热喷涂层结合强度的测定 GB/T9790金属覆盖层及其他有关覆盖层维氏和努氏显微硬度试验(neqISO4516 GB/T13277一般用压缩空气质量等级 GB/T16545金属和合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除(idIS08407 HB5258钢及高温合金的抗氧化性能测定试验方法 术语和定义 3.1 低压等离子喷涂lowpresureplasmaspraying(LPPs) 在低压隔离室内进行的等离子喷涂 3.2 转移弧清理transferredareeleaning 采用转移型电弧对工件表面进行消理处理,使其清洁和活化,并将工件预热到喷涂所需的温度 3.3 检验批(简称;批 为实施抽样检查汇集起来的粉末或工件 在粉末检验时,指一次购回的总量 在工件检验时,指一次的交货量 设备 低压等离子喷涂设备应具备以下基本条件; 4.1真空室压力应可以自动控制,以保证真空室压力的稳定;真空管道应配有粉尘过滤器,以减少粉尘 对真空机组和大气环境的污染
GB/T18681-2002 4.2喷枪操作系统应具备三自由度的操作机;对于形状复杂的工件,如涡轮发动机叶片的喷涂,则必须 具备六自由度的机器人 粉末 NiCoCrAIYTa粉末的化学成分及粒度要求见表1 对购人的每一批(次)粉末,在喷涂前应进行复 验,满足要求的粉末方可用于喷涂,其化学戚分可采用CP方法(电感耦合等离子体-原子发射光谱法 确认,粉末的粒度分布按GB/T6524测定 表1NiCoCrAIYTa粉末成分及粒度 化学成分 C A Ta N 质量分数(% 余放 2224 7.58.5 0.40.8 3.55.5 19一21 粒度范围/m 工件预处理 6 6.1暗涂前工件表面状态 待喷涂工件的表面必须无灰尘、袖污及氧化皮,其粗糙度应与喷涂态涂层表面粗糙度要求相匹配， 如有特殊需要须经供需双方协商确定 6.2清洁工件 用飘溶剂或其他除油剂浸泡,超声波清洗去油5min~10min 以零件表面水膜连续,袖除净为准， 然后用无水酒精请洗 6.3喷砂粗化 6.3.1对非喷涂区表面进行遮蔽保护 632根据粗糙度要求,选择100号~140号粒度的清洁、干燥的白刚玉作喷射磨料 6.3.3压缩空气的油、水含量符合GB/T13277规定的第三等级规定 空气压力0.2MPa~0.3MPa， 如有特殊需要须经供需双方协商确定 6.34喷砂角度为60一90",喷砂距离为50mm~100mm 6.3.5用干净压缩空气吹掉粘附在基体表面的尘埃或磨料 6.4工件标记 按照工件编号进行登记.对于厚度及增重要求严格的工件,如涡轮发动机一,二级叶片,应逐一进行 称重,并作登记 6.5遮蔽及防护 将工件装人喷涂工装中,对非喷涂部位及工装进行遮蔽及防护 转移弧清理 7.1预真空度 工件装好后,合上真空室,启动真空系统,使真空室内压力<6.7Pa 7.2真空室工作压力 当真空室达到预真空度后,关闭抽气阀门,向真空室内充人氧气,使压力增至6kPa~10kPa 7.3喷枪功率 启动喷枪,并使电弧功率控制在15kw~30kw,视转移弧电流的大小进行调节 7.4转移弧电流 调节转移弧电源,使其电流达到一定的水平,以工件棱角不产生烧损为原则
GB/T18681一2002 7.5工件预热温度 工件经转移弧清理后,其温度应达到700'C~900C 7.6待喷涂时间 工件经转移弧清理后,应尽快进行喷涂,间隙时间最长不超过15s 喷涂工艺 真空室工作压力 8 转移弧清理完毕,应继续向真空室充人氢气,使真空室压力增至8kPa~12kPa 8.2喷涂工艺参数 应选用合适的喷涂参数,这些参数包括电弧电流、电弧电压,喷涂距离、喷嘴类型、等离子气压力和 流就.送粉速牢等 通过金相分析,以除层中所包含的木络颗粒数雁.微裂纹.孔原事以及界面处的第= 相或夹杂的数量最少时所对应的参数为准 8.3工件怜却 工件喷涂后,真空室应继续维持惰性气氛,工件随炉自然冷却 工件拆卸 工件和工装应能很方便地拆开,操作过程中不允许有任何撞击,如发生上述情况,应由技术人员利 质量管理人员研究处理 10涂层返修 10.1去除涂层 10.1.1去除涂层的槽液;盐酸(化学纯,水(去离子水)以体积比1:1混合 10.1.2槽液温度50'c(用于末扩散的涂层); 悄液温度:70c(用于扩散的涂层). 10.1.3浸袍时间l.5h一2.5h 10.1.4对非喷涂区的关键部位进行遮蔽保护 10.15连续搅拌槽液,使温度均匀 10.2去除涂层后,对零件进行冲洗、刷洗、干燥 103重新进行表面处理和喷涂涂层 按6,7,8章规定进行 11 涂层后处理 1.1扩散处理 喷涂后,经初步检验合格的涂层应进行扩散处理,扩散处理条件见表2.其他材料的扩散处理,参照 该合金的热处理条件 表2扩散处理条件 真空室压力 处理温度及时间 工件材料牌号 D222B 080C士5'C,4h和870C士5C,32h 1080c土5,4h K417 1.33X10-Pa1.33×10-'Pa 1080C士5'c,4h和870C土5'Cc,32h DD402 1020c土5'c,2h和980c士5'c, 2h DD3
GB/T18681-2002 112后加工 在大多数情说下,由于尺寸要求或者表画粗糙度要求,徐层在喷涂及热处理完成后,需要进行精加 工 可通过磨削加工达到所需的尺寸,加工参数见表3;可通过液体喷砂或振动光饰处理使涂层达到所 要求的表面粗糙度,液体喷砂工艺见表4t振动光饰处理条件可以根据零件的具体形状和大小,由技术 部门参考表4制定 表3NiCoCrAIYTa涂层磨削加工参数 砂轮 零件速度/(m/min) 砂轮速度/(m/s 润滑剂 粗糙度Ra/pm 60号SiC砂轮 60~15o 35 水混合液 0.8 表4NiCCrAYTa涂层液体喷砂工艺参数 使用磨料 空气压力/MPa 喷砂距离/mm 时间/s 120号刚玉砂 80100 25~30 12涂层技术要求 12.1外观 喷涂态涂层应具有均匀的外观,涂层上应无裂纹、分层、剥落或起泡,无不当遮蔽 12.2厚度 涂层厚度符合设计图纸要求 12.3增重 对于有增重要求的零件,应根据试验结果,由供需双方讨论确定增重范围 由于增重值与涂层的厚 度分布有一定的对应关系,所以.增重值也可作为涂层验收的根据 12.4结合强度 喷涂态涂层的平均结合强度应大于50MPa 12.5杯突试验 在试片上进行,未经扩散处理的涂层应不产生脱层 试验区附近涂层的毛细裂纹或龟裂是允许的 12.6金相组织 涂层组织均匀,涂层与基体应结合良好,界面无裂纹、空洞等缺陷 孔隙率<2%,未熔颗粒数 量<2%,最大颗粒直径.<10wm 经扩散处理后,在涂层/基体界面处应有明显的扩散带 金相组织 符合图1所示的典型组织 涂层 扩散层 基体 图1涂层经扩散处理后的金相组织(×400y
GB/T18681一2002 12.7硬度 涂层的显微硬度;喷涂状态为530Hv0.2580Hv0.2,扩散处理后为>420Hvo.2. 2.8涂层化学成分 目的是检验所用粉末的正确性,涂层材料的化学成分应与粉末材料的化学成分相吻合 12.9抗氧化/腐蚀性能 涂层抗氧化/腐蚀性能应满足设计要求 13涂层质量检验方法 13.1外观检验 可用目察或10倍以下的放大镜对涂层表面进行观察,100%检查 着重检查涂层边缘部分,观察是 否存在涂层起皮或漏喷 13.2涂层厚度检查 13.2.1在每批零件喷涂前后各喷涂检验用试片或试件-件 13.2.2根据供检验用试片或试件的大小和形状,确定其解剖的部位和方向 13.2.3按GB/T6462进行涂层厚度显微镜检查 133增重测量 对喷涂后的零件进行称重,并与原始重量比较,算出工件的增重,精确到1mg,100%检查 13.4涂层结合强度测量 在每批零件正式喷涂前,按GB/T8642对供检验用试片或试件进行结合强度试验 13.5杯突试验方法 在每批零件喷涂前进行 采用100mm×70nmmX1.3mm试片,试片材料为GH3030或 Cr18Ni9Ti.在试片的一面喷涂涂层,涂层厚度为50m100m,喷涂面积最小应为45mm×45mm. 试验时,用22m钢球压头,从无涂层的一面压下,压头压下深度为5mm.杯突试验后,在变形区域目 察或用10倍以下放大镜检查涂层 13.6金相检查 13.6.1在每批零件喷涂前后各喷涂检验用试片或试件--件 13.6.2根据供检验用试片或试件的大小和形状确定其解剖部位和方向 13.6.3夹持(镶嵌)试样,依次用预磨盘和砂纸轻磨,磨削方向与涂层约成45",每换-道砂纸将试样 旋转90 13.6.4用涂层侵蚀剂显示涂层显微组织,侵蚀剂组成为 硝酸乙酸水;氢氟酸=3333331(体积比)或 硝酸盐酸:甘油=1:3;5(体积比 以上所用试剂均为化学纯,水为去离子水 随配随用 136.5观察涂层组织,界面状态,测量孔隙率,末熔颗粒大小及数量 13.7涂层硬度 与金相检查同步进行 按GB/T9790测量 13.8涂层化学成分检测 每批零件喷涂完皮后,在试件上进行 采用x-射线荧光光谱法或电子探针分析法或扫捕电镜能错 分析法测量,确认所用粉末是否准确 涂层的抗氧化性能测试 13.9 涂层的抗氧化性能测试按HB5258进行 3.10涂层的抗高温燃气腐蚀性能测试 1h为一个循环,其中在试验器中加热55min,炉外压缩空气冷却5min 在燃气腐蚀试验器上进行
GB/T18681一2002 13.10.1试验温度900C土10C 13.10.2燃油流量;0.2L/Ah 13.10.3油气比1/45 13.10.4海水浓度;10-,如有需要可以增加到5×10- 13.10.5试验时间;150h,如有需要试验时间可以增加到200h以上 13.10.6涂层试验后,按GB/T16545去除试样表面所形成的腐蚀产物,清除腐蚀产物后应保证目察 或用十倍放大镜检查不能发现腐蚀产物痕迹为止 检查涂层的失重量、腐蚀前后外观和金相,记录试验 结果
GB/T18681-2002 附录 A 资料性附录 参考文献 涂层的抗高温燃气腐蚀性能的试验方去,参考了航空工业总公司航空材料研究院企业标准 Q/6S365-1983高温燃气腐蚀试验方法