陶瓷涂层应用中问题产生原因分析

侯广库 王 辉（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）



陶瓷涂层应用中问题产生原因分析

侯广库 王 辉
（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

摘 要：生产加工中涂耐高温涂层的零件存在一次操作合格率低的问题，影响零件的加工周期，造成成本浪费。课题组通过加工过程跟产，对不合格原因进行分析并制定了相应措施，提高了零件的一次交检合格率，达到了预期效果。

关键词：高温合金；耐温涂层；合格率

高温陶瓷涂层具有耐高温、耐腐蚀、防止高温氧化、抗热震和耐燃气冲刷等优良特性。在发动机的热端部件上使用的高温陶瓷涂层对防止合金基材在高温下产生的过量蠕变或高温燃气的过快氧化合腐蚀有显著作用。

针对某高温合金材料特点研制的涂层，解决了常规涂层使用温度低和涂层烧结温度高不适合该材料使用性能的瓶颈。具有良好的高温性能和抗高温氧化及高温燃气腐蚀的的性能。近段时期，现场生产的零件存在涂层局部掉瓷等问题，造成零件返修率高，各种原材料的浪费，拖延生产进度，影响产品的准时交付。

为了满足产品的质量要求，也为了满足进度的需求，需要查出问题产生的原因并制定相应的过程控制方法。

1　研究目标

涂层表面应使平整、光滑、均匀、没有暗斑、气泡、针眼、裂纹、流塘、划伤、漏基体等缺陷。

2　工艺流程

来件检查→有机溶剂除油→吹砂→喷涂→涂层干燥→烧结→检验→发出

吹砂前应用汽油等有机溶剂清洗零件表面。吹砂风压为0.3MPa，距离100mm～150mm，粒度为60-100目。

3　原因分析

3.1数据统计

对现场6 6件零件质量进行了统计，其中，不合格数为20件，合格率为69.7%，对缺陷进行调查，缺陷类型包括局部掉瓷、涂层刮碰、涂层厚度不足、来件有伤等。通过统计局部掉瓷和涂层刮碰两项占缺陷的90%，为造成涂层不合格的主要原因。针对这两项问题，分别从人、机、料、法、环等方面进行分析。

3.1.1涂层局部掉瓷原因分析

（1）局部涂层结合力差。通过实际零件加工过程的跟踪，发现工人在吹砂前没有对零件表面进行清理。由于零件机械加工过程中表面被设备上的油污、冷却液等污染，另外周转箱中油污严重，也对零件表面造成污染。吹砂前零件表面的污物不清理干净，将会使污物重新积聚在零件上，同时也将砂粒污染，直接影响了涂层结合力。

图1　涂层的微观形貌及成分分析

（2）吹砂不足。吹砂可使零件粗化，扩大表面积，增加涂层和基体的结合力。但如果吹砂不够，零件表面过于光滑平整，料浆黏附的均匀性不好，致使涂层结合力差而脱落。

3.1.2涂层刮碰原因分析

通过跟产发现，工人每喷一件后，将其放在流动车上的托盘上，由于托盘长期在高温下烧结导致底板变形凸起，零件间产生碰撞，而此时涂料刚喷上没有固化，碰撞直接导致涂层被破坏。

周转箱不是零件专用，内部有大量的锋利金属削，带有涂层的零件在装卸、运输时，被金属削划伤，导致涂层表面有大量的划痕存在。

3.2措施

针对上述原因分析，制定了相应的纠正措施：

（1）零件吹砂前增加有机溶剂除油处理，保证零件表面清洁、无污物。

（2）吹砂处理时，严格按照工艺参数执行，确保吹砂质量。

（3）制作专用周转箱，定期更换烘烤用托盘，保护托盘底板平整，不翘曲；零件装夹过程中不能碰到涂层表面任何部位。

4　试验结果与讨论

通过上述原因分析，制定了相应措施，并对实际加工的涂层质量进行了测试。

4.1附着力测试

通过拉开法进行了涂层附着力检测，涂层没有发生大面积剥离现象。涂层附着力大于17MPa，符合标准要求。

4.2热震性能测试

在700℃条件，对耐高温涂层进行了1000次热震试验，其微观形貌（表面和截面）如图1所示。

4.3措施验证

为了验证措施的有效性，对后期加工的134件零件涂层质量进行了统计分析，不合格的零件2个（主要问题是局部非涂表面过涂），一次操作合格率达98.5%以上。试验结果表明措施是有效的，达到了预期的目标。

结语

通过对该问题的分析及控制解决，发现操作者存在一种误区，认为吹砂可以对零件表面起到清理的作用，因此，吹砂前可不进行表面清理。通过此次问题的解决让操作者认识到了吹砂前的清理工序是不可省略的，必须执行。

通过该项目的实施，解决了一直困绕现场的工作难点，改变了员工错误意识，同时提升了员工解决问题的能力及操作技巧，对质量工作的持续提高起到了促进作用。

参考文献

[1]李铁藩.金属高温氧化和热腐蚀[J].中国腐蚀与防护学会，2003.

[2]K.J.克莱邦德.纳料材料化学[M].北京：化学工业出版社，2004.

中图分类号：TQ174

文献标识码：A