超厚涂层的飞机发动机叶片航空发动机涂层去除技术！

超厚涂层的飞机发动机叶片航空发动机涂层去除技术！

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图1 TiN超厚涂层航空发动机叶片

作为飞机的心脏，飞机发动机的工作环境可以说是极其恶劣的。 这感觉就像把一个人放在沙漠里，没有食物和饮料，让你工作。 发动机之所以能承受高温、高压、高速、烧蚀等恶劣环境，与其部件上的涂层有很大关系。 涂层就像少女粉一样。 粉末可以用来保护女孩的化妆品，而涂层可以保护飞机发动机部件。

图2 民航发动机

如果妆容已经褪色，可以重新涂抹。 如果涂层不合格，或者在使用过程中损坏、降解，失去应有的功能怎么办？ 其实原理是一样的，也是“重画”。 这就是今天我要跟大家讲的航空发动机涂层去除技术。

1、各种涂层去除技术

1.铝化物涂层

铝化物涂层是最早用于发动机热端部件的抗氧化腐蚀涂层。 它依靠渗铝工艺或表面涂层不同形态的铝基合金（如Al-Si、Al-Si-Y）与高温合金基体发生反应。 和扩散。

图3 三种不同形式的AI-Si涂层

使用氧化性酸溶液会钝化涂层表面，并且含有较高浓度点蚀剂的浴液是最有效的。 有机溶剂为脂肪族化合物，挥发温度高，在涂层去除温度下有机溶剂不发生降解。 与有机溶剂溶液中的点蚀酸相比，水溶液中的点蚀酸更容易引起高温合金的点蚀。 点蚀酸的有机溶剂溶液均匀地去除涂层并快速溶解涂层。 涂层表面的氧化膜阻碍涂层的去除，因此在去除贫铝涂层前应先用吹砂去除。 通过搅拌溶液也可以加速涂层的去除。

2.氮化陶瓷涂层

TiN系列陶瓷镀膜硬度高、抗氧化、耐磨、耐冲蚀、耐腐蚀。 国外已用于发动机压气机转子叶片的叶片保护。

图4 发动机压气机转子叶片

TiN涂层——等离子电解法，提高了涂层去除效率，但涂层去除程度较难控制，且易严重腐蚀涂层基体； 激光去除方式，对基材几乎无损伤； 高温真空烧结硬质合金表面涂层方法也能剥离TiN涂层，效果良好； 草酸钾和过氧化氢的碱性溶液也能完全去除TiN涂层。

图5 TiN涂层

TiAlN涂层——过氧化钠加草酸钾的混合碱性溶液，浓硫酸和高锰酸钾的混合溶液可以剥除涂层。

图6 普通TiAlN涂层

图7 普通纳米TiAlN涂层

涂层——在0.5mol/L硫酸溶液中添加草酸和柠檬酸缓蚀剂，然后利用电化学反应去除硬质合金表面涂层。

图8 涂层

Ti(C,N)涂层——用氢氧化钠和钠盐的熔融混合物在700℃下加热40分钟，可以有效去除复合涂层。

3.涂层

该涂层可提高高温合金叶片等热端部件的抗高温氧化和热腐蚀能力，也可作为叶片热障涂层的粘结层，延长发动机的使用寿命。 当基体为镍基合金时，化学去除镀层比较困难，国内发动机制造企业尚无合适的工艺。 基于 HF 和 HNO 的溶液适用于老化前去除涂层； 基于 HNO 和 FeCl 的溶液适用于老化后去除涂层。

国外针对镀层去除进行了很多研究，主要采用碱（氢氧化钠）、酸溶液或熔盐等化学药剂去除铝化物镀层和镀层镀层。

图9 国外常用的涂层去除方案

4、镀镍层

镀镍层具有优良的耐磨、耐腐蚀等性能，广泛应用于航空航天发动机零件。 一般去除镀镍层主要采用化学方法，采用活性氧化剂将镍氧化成Ni。 如果在除镀过程中零件基体的某一区域暴露出来，溶液中的缓蚀剂就会以一定的方式吸附在基体表面，形成耐腐蚀的保护膜，从而保护零件基体。

图10 镍镀层

5.热障涂层

热障涂层是航空发动机涡轮叶片的关键之一，而氧化钇部分稳定氧化锆是目前最成熟、最可靠的热障涂层材料。

图11 氧化锆稳定涂层

图12 各种去除方法对比

综上可见，虽然国外对氧化锆热障涂层的去除技术进行了很多研究，但尚未找到有效的去除方法，国内仍采用喷砂法。 作为使用条件最恶劣的发动机热端部件，涡轮叶片和导叶热障涂层的修复占据了发动机大修的主要生产份额。 因此，特别需要对航空发动机热端部件热障涂层去除技术进行研究和工程应用。 。

6、干膜润滑层

对于许多由镁合金和镶嵌铜合金轴套组成的零件，需要在铜合金轴套的内表面喷涂一层耐高温干膜润滑层。 通常，这种干膜润滑涂层是由环氧树脂、酚醛树脂、有机硅和耐磨填料混合，然后在高温下烘烤而成。 干膜润滑涂层结合强度高，具有优良的耐磨性和耐化学腐蚀性。 用化学方法很难去除。 通常用软刮刀将其去除。 这种手动去除方法既耗时又容易损坏零件基体。 对于形状复杂的零件，用刮刀去除干膜润滑涂层比较困难。 国内开发的化学去除配方（见图14）可有效去除耐高温干膜润滑涂层。

图13 各种铜合金套管

图 14 干膜润滑剂的化学去除剂

2、超高压纯水退涂技术

（法国罗斯勒）的前身是20世纪50年代成立的法国Vapor Blast公司。 上世纪末开发出无磨料超高压纯水退涂技术。 通过旋转喷枪将压力高达（）的纯水喷射到零件表面，通过类似于“软铣削”的方法去除工件表面的高粘性和高硬度涂层铣削。 旋转喷嘴安装在数控机械臂或工业机器人上。 根据零件加工情况，喷枪上可以有 1 至 9 个喷嘴。

图15 叶片零件加工

图16 旋转喷枪

图17 超高压水射流