陶瓷涂層應用中問題產生原因分析

侯廣庫 王 輝（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

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陶瓷涂層應用中問題產生原因分析

侯廣庫 王 輝
（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

摘 要：生產加工中涂耐高溫涂層的零件存在一次操作合格率低的問題，影響零件的加工周期，造成成本浪費。課題組通過加工過程跟產，對不合格原因進行分析并制定了相應措施，提高了零件的一次交檢合格率，達到了預期效果。

關鍵詞：高溫合金；耐溫涂層；合格率

高溫陶瓷涂層具有耐高溫、耐腐蝕、防止高溫氧化、抗熱震和耐燃氣沖刷等優良特性。在發動機的熱端部件上使用的高溫陶瓷涂層對防止合金基材在高溫下產生的過量蠕變或高溫燃氣的過快氧化合腐蝕有顯著作用。

針對某高溫合金材料特點研制的涂層，解決了常規涂層使用溫度低和涂層燒結溫度高不適合該材料使用性能的瓶頸。具有良好的高溫性能和抗高溫氧化及高溫燃氣腐蝕的的性能。近段時期，現場生產的零件存在涂層局部掉瓷等問題，造成零件返修率高，各種原材料的浪費，拖延生產進度，影響產品的準時交付。

為了滿足產品的質量要求，也為了滿足進度的需求，需要查出問題產生的原因并制定相應的過程控制方法。

1　研究目標

涂層表面應使平整、光滑、均勻、沒有暗斑、氣泡、針眼、裂紋、流塘、劃傷、漏基體等缺陷。

2　工藝流程

來件檢查→有機溶劑除油→吹砂→噴涂→涂層干燥→燒結→檢驗→發出

吹砂前應用汽油等有機溶劑清洗零件表面。吹砂風壓為0.3MPa，距離100mm～150mm，粒度為60-100目。

3　原因分析

3.1數據統計

對現場6 6件零件質量進行了統計，其中，不合格數為20件，合格率為69.7%，對缺陷進行調查，缺陷類型包括局部掉瓷、涂層刮碰、涂層厚度不足、來件有傷等。通過統計局部掉瓷和涂層刮碰兩項占缺陷的90%，為造成涂層不合格的主要原因。針對這兩項問題，分別從人、機、料、法、環等方面進行分析。

3.1.1涂層局部掉瓷原因分析

（1）局部涂層結合力差。通過實際零件加工過程的跟蹤，發現工人在吹砂前沒有對零件表面進行清理。由于零件機械加工過程中表面被設備上的油污、冷卻液等污染，另外周轉箱中油污嚴重，也對零件表面造成污染。吹砂前零件表面的污物不清理干凈，將會使污物重新積聚在零件上，同時也將砂粒污染，直接影響了涂層結合力。

圖1　涂層的微觀形貌及成分分析

（2）吹砂不足。吹砂可使零件粗化，擴大表面積，增加涂層和基體的結合力。但如果吹砂不夠，零件表面過于光滑平整，料漿黏附的均勻性不好，致使涂層結合力差而脫落。

3.1.2涂層刮碰原因分析

通過跟產發現，工人每噴一件后，將其放在流動車上的托盤上，由于托盤長期在高溫下燒結導致底板變形凸起，零件間產生碰撞，而此時涂料剛噴上沒有固化，碰撞直接導致涂層被破壞。

周轉箱不是零件專用，內部有大量的鋒利金屬削，帶有涂層的零件在裝卸、運輸時，被金屬削劃傷，導致涂層表面有大量的劃痕存在。

3.2措施

針對上述原因分析，制定了相應的糾正措施：

（1）零件吹砂前增加有機溶劑除油處理，保證零件表面清潔、無污物。

（2）吹砂處理時，嚴格按照工藝參數執行，確保吹砂質量。

（3）制作專用周轉箱，定期更換烘烤用托盤，保護托盤底板平整，不翹曲；零件裝夾過程中不能碰到涂層表面任何部位。

4　試驗結果與討論

通過上述原因分析，制定了相應措施，并對實際加工的涂層質量進行了測試。

4.1附著力測試

通過拉開法進行了涂層附著力檢測，涂層沒有發生大面積剝離現象。涂層附著力大于17MPa，符合標準要求。

4.2熱震性能測試

在700℃條件，對耐高溫涂層進行了1000次熱震試驗，其微觀形貌（表面和截面）如圖1所示。

4.3措施驗證

為了驗證措施的有效性，對后期加工的134件零件涂層質量進行了統計分析，不合格的零件2個（主要問題是局部非涂表面過涂），一次操作合格率達98.5%以上。試驗結果表明措施是有效的，達到了預期的目標。

結語

通過對該問題的分析及控制解決，發現操作者存在一種誤區，認為吹砂可以對零件表面起到清理的作用，因此，吹砂前可不進行表面清理。通過此次問題的解決讓操作者認識到了吹砂前的清理工序是不可省略的，必須執行。

通過該項目的實施，解決了一直困繞現場的工作難點，改變了員工錯誤意識，同時提升了員工解決問題的能力及操作技巧，對質量工作的持續提高起到了促進作用。

參考文獻

[1]李鐵藩.金屬高溫氧化和熱腐蝕[J].中國腐蝕與防護學會，2003.

[2]K.J.克萊邦德.納料材料化學[M].北京：化學工業出版社，2004.

中圖分類號：TQ174

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