封嚴涂層,作為改善機械旋轉(zhuǎn)部件與固定部件之間的間隙,從而保證流體密封性以提高機械工作效率的手段,不但在飛機發(fā)動機、燃氣輪機的壓氣機機匣與葉尖的間隙控制上起著關鍵作用,也應用于諸如離心式空壓機、泵、渦輪增壓、透平機械、蒸汽輪機等工業(yè)領域。由于工況各不相同,因此也誕生出了在硬度、工作溫度、耐腐蝕性、耐沖蝕性等方面性能各異的封嚴涂層材料,比如鎳石墨一般應用于500℃以下的工作環(huán)境且通過調(diào)整鎳與石墨的成分比例可實現(xiàn)硬度的改變,而鎳鉻鋁釔+氮化硼+聚酯粉末則更勝任高溫耐腐蝕的環(huán)境要求。
燃機壓氣機所在的位置
燃機壓氣機葉片與機匣的間隙控制示意圖
北京聯(lián)合涂層技術有限公司一直以生產(chǎn)熱噴涂所用的復合材料著稱,包括打底層和面層,這得益于可追溯到上世紀七八十年代開始的研發(fā)實踐和知識積累,而封嚴涂層材料大多數(shù)是以復合材料的形式呈現(xiàn),有著特殊的制作工藝和涂層要求。2015年,應某國際知名公司的邀請,北京聯(lián)合涂層公司參與了替代美科320NS和601NS粉材的研發(fā)工作,經(jīng)過了一年多的審核,聯(lián)合涂層公司替代美科320NS的LF105、替代美科601NS的LF109以及替代AMDRY313打底鉬粉的LF145均通過了該公司德國本部的認證,并隨后一直為該公司的噴涂產(chǎn)品所使用。
北京聯(lián)合涂層技術有限公司
隨后的幾年中,北京聯(lián)合涂層公司通過潛心研發(fā)不斷擴充自己的封嚴涂層材料產(chǎn)品線,目前已推向市場的封嚴涂層解決方案包括以下種類的面層粉材、打底層粉材和打底層絲材:
封嚴涂層面粉材
封嚴涂層底層粉材
火焰噴涂鎳鋁絲材也常被用于封嚴涂層系統(tǒng)的打底方案。相對于鎳鋁粉末底層而言,鎳鋁絲材的噴涂效果有其獨到之處。首先,此處所指聯(lián)合涂層公司出品的鎳鋁絲材是鎳鋁復合絲材(LX103),而不是經(jīng)過了熔煉處理的合金絲材(LX105)。鎳鋁合金絲材在生產(chǎn)過程中已經(jīng)經(jīng)過了合金反應,缺少了“生鮮”度,在噴涂過程中自然不會產(chǎn)生像純真鎳鋁金屬那般激情似火的放熱反應。其次,鎳鋁復合絲材不會摻雜鎳鋁粉末生產(chǎn)過程中所加入的膠粘劑等雜質(zhì)。再次,絲材噴涂出來的涂層粗糙度更勝任粘結(jié)層的使命。因此,鎳鋁復合絲材涂層在結(jié)合強度、致密性、耐高溫腐蝕性等方面均優(yōu)于鎳鋁合金絲材和鎳鋁粉材。當然,火焰或電弧噴涂鎳鋁絲材的施工速度和成本也優(yōu)于等離子噴涂鎳鋁粉材。
目前國際市場上鎳鋁復合絲材的存在形式普遍是藥芯(電弧或火焰用)絲材,這種產(chǎn)品采用鎳帶包住作為芯的鋁粉軋制而成。北京聯(lián)合涂層技術有限公司自2001年起就推出了自己的首款藥芯絲材,并隨后推出了包括鎳鋁復合絲材在內(nèi)的藥芯絲材。然而,藥芯絲材也有其與生俱來的短板,首先,金屬管內(nèi)的粉芯容易在使用過程中發(fā)生管內(nèi)游離甚至泄露,從而影響涂層質(zhì)量。其次,粉體作為絲材的內(nèi)芯質(zhì)地較軟,使用過程中絲材易發(fā)生變形,影響噴涂作業(yè)的順利進行。北京聯(lián)合涂層公司于是在2011年推出了采用鎳帶包裹一根鋁絲、或者鋁帶包裹鎳絲的實芯鎳鋁復合絲材產(chǎn)品(見以下示意圖),從而克服了粉芯絲材的先天不足。該產(chǎn)品一經(jīng)推出就不斷出口世界各地。
實芯復合絲材(鋁帶包鎳絲)示意圖
LF103實芯鎳鋁復合絲材涂層金相
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