300M钢超音速火焰喷涂WC涂层工艺分析

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1、300M钢超音速火焰喷涂WC涂层工艺分析ProcessAnalysisof300MSteelWCCoatingsbyHighVelocityOxygenFuelThermalSpraying中航飞机起落架有限责任公司张智慧【摘要】针对典型的起落架300M钢材料，开展了WC超音速火焰喷涂涂层的工艺技术研究，在工艺过程中对喷枪进行了清理调控，测试分析了涂层结合强度、涂层过渡区等，优化了喷涂工艺，降低了涂层的返修率，有效地提升了涂层的质量。关键词：超音速火焰喷涂(HVOF)结合强度涂层过渡区【ABSTRACT】Theprincipleandprocessofhighvelocityoxygen

2、fuelthermalsprayingisintroduced．Aftercleaningspraygun，anchoringstrengthandtransitionre-gionofWCcoatingsareanalyzed．Theresultsshowthattherepairrateisreduced，andthequalityofWCcoatingsisimproved．Keywords：Highvelocityoxygenfuelthermalspraying(HVOF)AnchoringstrengthCoatingtran-sitionregionDoI：10．16080

3、／j．issnl67l一833x．2015．S2．135在众多低合金超高强度钢种类中，300M钢属于铬一镍一钼系合金，是一种中碳超高强度钢，具有很好的淬透性、塑性、韧性、抗疲劳及断裂性能。经过多年的研究发展，300M钢作为一种成熟的超高强度钢材料，在现代飞机起落架上获得了广泛应用，是当前世界上强度最高、综合性能最好的飞机起落架用钢11-2]。起落架表面的涂层结构，既具有耐磨损的效果，又起到了腐蚀防护的作用，因此，在起落架制造过程中表面防护涂层的制备是关键技术之一。超音速火焰喷涂是20世纪80年代出现的一种新型高能火焰喷涂方法，它是继等离子喷涂后热喷涂工业最具创造性的进展。其涂层是由无数变

4、形的粉末粒子互相交错而呈波浪式堆迭在一起的层状组织结构，或者说涂层由熔融状粉末粒子撞击后的扁平状变形粒子组成。该技术具有焰流速度快、涂层致密性好、结合强度高、耐磨性好等优点，在航天、航空、冶金、机械、医疗等行业中已得到广泛应用。近年来，随着超音速火焰喷涂零件的增加，暴露出各种技术质量问题，使喷涂零件返修率大大增加。针对WC涂层，本文主要研究了超音速火焰喷涂工艺技术方法及其性能，以提高涂层质量，为零件的生产制造提供技术支撑和积累经验。1工艺试验试验材料为300M钢，主要针对函200mm×300mm环形试件进行喷涂工艺研究；预先制备尺寸为76mmX25mm、厚度为1．3ram的弯曲试件(同时

5、满足金相试验)以及西25mm×50mm的结合强度试件。本研究采用超音速火焰喷涂设备为Sulzermetor控制系统+W—s600型喷枪。采用丙酮或酒精对试样、试件进行清洗，并进行喷砂处理，以保证其表面质量。为了降低界面位置温度梯度，喷涂前对表面进行低于177℃的预热处理。对于回转体钢制零件，在喷涂过程中喷枪(焰流中心线)与旋转零件表面保持90。±50。通过工艺优化试验，确定的工艺参数如表1所示。喷涂后试件的宏观照片如图1所示，在光照度大于300Ix(即不小于40W日光灯距检验台面在500mm范围内)进行目视检查，发现喷涂层外观均匀、连续，与基体结合良好。涂层的厚度为35。601xm。2涂

6、层性能测试分析2．1弯曲试验绕直径为13—13．5mm的棒进行弯曲试验，喷涂层向外，弯曲速度约为150／s，试件应弯曲成180。；目视检查弯曲部位，未出现喷涂层剥落或喷涂层与基体分离，见图2。2．2显微组织分析表1工艺参数氧气流量煤油流量氮气流量送粉气流量送粉盘送粉百分率唼涂距离／(L-min-1)，(L-win。)／(1．·min-1)，(L·min。)l％／mm喷枪移虢距离／ram710。720ll～154．4～4．55．6～5．820—22100-12020-25航空制造技术；TECHNOLOGY图1喷涂试样宏观照片Fig1Macrographofsprayedsample一图2弯

7、曲后的试样Fig．2Bentsample在弯曲试验中未破坏部位垂直于喷涂层方向，从喷涂层向基体切割制备金相试样。观察分析，WC涂层氧化物含量低于1％，并未出现大于801xm的孔洞。WC涂层孔隙率低于1％，无未熔颗粒。WC涂层中碳化物分布均匀、无条带或团聚。采用硬度计测试的涂层硬度大于950HV300。2．3结合强度将已喷涂的试样与未喷涂的试样用胶粘剂粘接，接触面连接时应将试棒对接直。溢出的胶黏剂应采用丙酮或丁酮去除。胶黏剂应在(16