一种钛合金整体叶盘全面防护涂层及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115896877A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211405011.9C25D5/14(2006.01)(22)申请日2022.11.10C23C14/32(2006.01)C23C14/06(2006.01)(71)申请人中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司地址110043辽宁省沈阳市大东区东塔街6号(72)发明人程玉贤胡建军章凯苏宝情李想(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234专利代理师孙杰(51)Int.Cl.C25D5/02(2006.01)C25D5/38(2006.01)C25D15/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种钛合金整体叶盘全面防护涂层及其制备方法(57)摘要本发明涉及属于航空发动机整体叶盘表面处理技术领域，特别是涉及一种钛合金整体叶盘全面防护涂层及其制备方法。先在叶尖涂覆Ni‑cBN耐磨强化涂层，再在叶身涂覆TiAlSiN氮化物抗冲刷腐蚀涂层以提升整体叶盘结构可靠性和服役寿命，其中叶尖耐磨强化涂层采用复合电镀工艺制备，提高钛合金叶片叶尖硬度，使钛合金叶片切入到机匣可磨耗封严涂层内，避免叶尖产生裂纹，同时使叶片与机匣内壁产生过盈配合，从而显著降低压气机级间气体泄漏率，大幅度提高发动机效率和可靠性，抗冲刷腐蚀涂层采用多弧源真空电弧镀工艺制备，实现大尺寸整体叶盘叶片叶身涂层均匀沉积，提升其抗冲刷耐腐蚀性能。CN115896877ACN115896877A权利要求书1/1页1.一种钛合金整体叶盘全面防护涂层，其特征在于，所述涂层由叶尖Ni‑cBN耐磨强化涂层和叶身TiAlSiN氮化物抗冲刷腐蚀涂层组成。2.一种权利要求1所述的钛合金整体叶盘全面防护涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用复合电镀工艺制备叶尖Ni‑cBN耐磨强化涂层：将钛合金整体叶盘非涂覆区域采用仿型夹具进行保护，仅露出叶尖涂覆区域；对叶尖进行湿吹砂活化预处理，具体工艺参数如下：白刚玉砂粒度为180～250目，白刚玉砂含量为20%～35%，风压为0.25MPa～0.35MPa，水压＞0.2MPa，吹砂距离为180mm～350mm；将钛合金整体叶盘浸在有机溶剂丙酮中超声清洗，进行表面除油处理，然后烘干；采用瓦特镀镍液在叶尖预镀镍层；将cBN颗粒均匀分布在预镀镍层上，然后重新放入瓦特镀镍液中进行加固和镀镍，完成叶尖Ni‑cBN耐磨强化涂层的制备；步骤二、采用多弧源真空电弧镀工艺制备叶身TiAlSiN氮化物抗冲刷腐蚀涂层：将钛合金整体叶盘浸在有机溶剂丙酮中超声清洗，进行表面除油处理，然后烘干；将清理后的钛合金整体叶盘置于多弧源真空电弧镀设备真空室转台上，调整钛合金整体叶盘高度至位置正对TiAlSi靶材，然后抽真空；当真空度至9×10‑3Pa时，同时开启真空电弧镀的主加热器和副加热器，将钛合金整体叶盘加热至200±10℃；当真空度至6×10‑3Pa时，开启真空电弧镀的偏压电源，并调节偏压至‑800±10V，然后通入氩气，在‑800±10V偏压下，离子轰击清洗5~10min，除去钛合金整体叶盘表面的氧化物和污染物，然后关闭氩气阀；向真空室内通入氮气，并调节压强为2.0±0.2Pa，开启TiAlSi靶材弧电流，调节弧电流至70±3A，并调节偏压至‑450±10V，占空比为20±3%，开始涂层沉积；沉积60~80min后关闭TiAlSi靶材弧电流；关闭靶弧电源和偏压电源，最后关闭氮气阀，完成叶身TiAlSiN氮化物抗冲刷腐蚀涂层的涂覆制备；保持真空室的真空度≤5×10‑3Pa，待钛合金整体叶盘冷却至50℃以下打开舱门，取出钛合金整体叶盘，完成涂层制备。3.根据权利要求2所述的一种钛合金整体叶盘全面防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中预镀镍层厚度为3~5μm。4.根据权利要求2所述的一种钛合金整体叶盘全面防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中cBN颗粒的粒径为+100目~‑120目，镀镍层厚度为100~150μm。5.根据权利要求2所述的一种钛合金整体叶盘全面防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中TiAlSi靶材额成分为：Ti为62~66w.t.%，Al为27~30w.t.%，Si为6~8w.t.%。6.根据权利要求2所述的一种钛合金整体叶盘全面防护涂层的制备方法，其特征在于，叶身TiAlSiN氮化物抗冲刷腐蚀涂层厚度为8~10μm。2CN115896877A说明书1/4页一种钛合金整体叶盘全面防护涂层及其制备方法技术领域[0001]本发明属于航空发动机整体叶盘表面处理技术领域，特别是涉及一种钛合金整体叶盘全面防护涂层及其制备方法。背景技术[0002]整体叶盘是将叶片和轮盘制