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封嚴(yán)涂層，作為改善機(jī)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(jī)械工作效率的手段，不但在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)機(jī)匣與葉尖的間隙控制上起著關(guān)鍵作用，也應(yīng)用于諸如離心式空壓機(jī)、泵、渦輪增壓、透平機(jī)械、蒸汽輪機(jī)等工業(yè)領(lǐng)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(yán)涂層材料，比如鎳石墨一般應(yīng)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(shí)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(jī)壓氣機(jī)所在的位置
燃機(jī)壓氣機(jī)葉片與機(jī)匣的間隙控制示意圖
北京聯(lián)合涂層技術(shù)有限公司一直以生產(chǎn)熱噴涂所用的復(fù)合材料著稱，包括打底層和面層，這得益于可追溯到上世紀(jì)七八十年代開始的研發(fā)實(shí)踐和知識積累，而封嚴(yán)涂層材料大多數(shù)是以復(fù)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(yīng)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(rèn)證，并隨后一直為該公司的噴涂產(chǎn)品所使用。
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(kuò)充自己的封嚴(yán)涂層材料產(chǎn)品線，目前已推向市場的封嚴(yán)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(yán)涂層面層粉材
聯(lián)合涂層 材料編號 | 對應(yīng)進(jìn)口 材料牌號 | 成分 | 粒度 | 應(yīng)用 |
LF105 | Metco320 | 鋁硅氮化硼 | -212 +22μm | 用于燃機(jī)壓氣機(jī)封嚴(yán)。優(yōu)異的耐腐蝕性。較好的耐沖、侵蝕性。工作溫度低于450℃。 |
LF106 | Metco310 | 鋁硅/22石墨 | -125 +5μm | 用于燃機(jī)壓氣機(jī)中后端封嚴(yán)。由于壓氣機(jī)中后部受到的沖蝕較前段有所下降，因此適度降低硬度以提升可磨耗性。 |
LF107 | Metco311 | 鋁硅/24石墨 | -180 +5μm | |
LF108 | Metco313 | 鋁硅/45石墨 | -180 +5μm | |
LF109 | Metco601 | 鋁硅聚酯 | -125 +15μm | 用于燃機(jī)葉輪部件以及壓氣機(jī)前段封嚴(yán)?？捎糜跍u輪增壓器件。 |
LF132 | Metco445 | 鋁青銅 Cu /10Al | -125 +15μm | 具有一定的抗氧化、耐磨損及抗微震磨損性能，較好的干運(yùn)行氣體密封性能，可用于泵件的空穴控制，活塞導(dǎo)葉，撥叉、壓氣機(jī)、空壓機(jī)等部件的氣封。也可用于銅基零件尺寸恢復(fù)及維修。 |
LF137 | Metco605 | 銅鋁鐵/10聚酯 | -88 +15μm | 燃機(jī)壓氣機(jī)封嚴(yán)。專用于鈦合金、Inconel合金的葉片尖部。相比鋁基封嚴(yán)涂層具有更優(yōu)的耐海洋氣候侵蝕性能。通常采用噴涂后的熱處理來去除殘留的聚酯。工作溫度可達(dá)650℃ |
LF138 | Metco610 | 銅鋁鐵/15聚酯 | -150 +22μm | |
LF139 | Metco604 | 銅鋁鐵/5聚酯 | -125 +15μm | |
LF225 | 70鎳/30石墨 | -90 +15μm | 用于燃機(jī)壓氣機(jī)鎳基、鐵基零件封嚴(yán)。不同的鎳/石墨成分比有著不同的性能。較高的鎳含量會(huì)提升涂層的耐腐蝕、耐沖蝕性，而較高的石墨含量會(huì)提升涂層的可磨耗和潤滑性。工作溫度為480℃以下。 | |
LF226 | Metco308 | 鎳/15石墨 | -90 +15μm | |
LF227 | Metco309 | 鎳/20石墨 | -90 +15μm | |
LF228 | Metco307 | 鎳/25石墨 | -90 +15μm | |
LF229 | Metco312 | 鎳鉻鋁/20膨潤土 | -150 +45μm | 用于較高溫度的高壓封嚴(yán)。硬度較高，耐磨性較好。工作溫度可達(dá)650℃。 |
LF231 | Metco301 | 鎳鉻鐵鋁/6.5氮化硼 | -120 +45μm | 用于高溫高壓封嚴(yán)。氮化硼提高潤滑性和可磨耗性。用于鎳基葉尖和部件的對磨。工作溫度可達(dá)800℃。 |
LF235 | 鎳包二硫化鉬 | -75+38μm | 自潤滑減磨涂層?；瘜W(xué)及熱穩(wěn)定性好。應(yīng)用于動(dòng)密封。低摩擦材料。工作溫度≤150℃。 | |
LF238 | 鎳鋁/30氮化硼 | -150 +45μm | 用于高溫高壓封嚴(yán)。涂層抗熱震性能良好，硬度較高，工作溫度可達(dá)700℃。 | |
LF239 |
Metco2042
| 鈷鎳鉻鋁釔/7氮化硼/14聚酯 | -176 +11μm | 用于燃機(jī)壓氣機(jī)高壓封嚴(yán)、機(jī)匣迷宮式密封基座、盤式密封。優(yōu)異的耐氧化、耐腐蝕性能。通常采用熱處理去除存留的聚酯。工作溫度可達(dá)650℃。 |
LF240 | Metco2043 | 鈷鎳鉻鋁釔/4氮化硼/15聚酯 | -176 +11μm |
封嚴(yán)涂層底層粉材
聯(lián)合涂層 材料編號 | 對應(yīng)進(jìn)口 材料牌號 | 成分 | 粒度 | 應(yīng)用 |
LF145 | Amdry313 | 打底鉬粉 | -75 +38μm | 涂層堅(jiān)韌及牢固，很好的滑動(dòng)摩擦及干潤滑特性。使用溫度不超過300℃。噴涂LF105（鋁硅氮化硼）時(shí)建議采用此種打底材料，而不建議采用鎳鋁系。 |
LF201 | Metco450NS | 鋁包鎳粉 （Ni/5Al） | -90 +45μm | 致密、加工性好、耐腐蝕及磨損特性的打底層材料。噴涂時(shí)的放熱反應(yīng)實(shí)現(xiàn)涂層與基體極佳的結(jié)合。也可用于鐵基零件的修復(fù)。常用于封嚴(yán)涂層和熱障涂層的粘結(jié)層使用。工作溫度可達(dá)800℃ |
LF204 | Metco404 | 鎳包鋁粉 | -90 +45μm | 致密、加工性好、耐腐蝕及磨損特性的打底層材料。噴涂時(shí)的放熱反應(yīng)實(shí)現(xiàn)涂層與基體極佳的結(jié)合，甚至超越LF201?？捎糜阼F基零件的修復(fù)。常用于封嚴(yán)涂層和熱障涂層的粘結(jié)層使用。工作溫度可達(dá)650℃ |
封嚴(yán)涂層底層絲材
火焰噴涂鎳鋁絲材也常被用于封嚴(yán)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(dú)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(fù)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(yīng)，缺少了“生鮮”度，在噴涂過程中自然不會(huì)產(chǎn)生像純真鎳鋁金屬那般激情似火的放熱反應(yīng)。其次，鎳鋁復(fù)合絲材不會(huì)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(fù)合絲材涂層在結(jié)合強(qiáng)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(dāng)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(fù)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(shù)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(fù)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(jìn)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(shí)芯鎳鋁復(fù)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(shí)芯復(fù)合絲材（鋁帶包鎳絲）示意圖
LF103實(shí)芯鎳鋁復(fù)合絲材涂層金相
聯(lián)合涂層 材料編號 | 對應(yīng)進(jìn)口 材料牌號 | 成分 | 直徑 | 應(yīng)用 |
LX103 | Metco405NS | 鎳/20鋁 實(shí)芯復(fù)合絲材 | 3.2mm | 用于火焰噴涂的實(shí)芯鎳鋁復(fù)合絲材。鎳帶包鋁絲。用于自粘結(jié)打底層。相對于鎳鋁合金絲可產(chǎn)生更強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)并制成更硬、更致密的涂層，可用于高溫耐腐蝕、耐磨和鎳基零件修復(fù)。工作溫度可達(dá)650℃。 |
LX105 | Metco8400 | 鎳/5鋁 合金絲 | 1.6/2.0mm | 用于火焰或電弧噴涂的鎳鋁合金絲材。用于自粘結(jié)打底層。工作溫度可達(dá)650℃。 |
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