陶瓷涂層應(yīng)用中問(wèn)題產(chǎn)生原因分析

侯廣庫(kù) 王 輝（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

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陶瓷涂層應(yīng)用中問(wèn)題產(chǎn)生原因分析

侯廣庫(kù) 王 輝
（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043）

摘 要：生產(chǎn)加工中涂耐高溫涂層的零件存在一次操作合格率低的問(wèn)題，影響零件的加工周期，造成成本浪費(fèi)。課題組通過(guò)加工過(guò)程跟產(chǎn)，對(duì)不合格原因進(jìn)行分析并制定了相應(yīng)措施，提高了零件的一次交檢合格率，達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)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?xì)鉀_刷等優(yōu)良特性。在發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件上使用的高溫陶瓷涂層對(duì)防止合金基材在高溫下產(chǎn)生的過(guò)量蠕變或高溫燃?xì)獾倪^(guò)快氧化合腐蝕有顯著作用。

針對(duì)某高溫合金材料特點(diǎn)研制的涂層，解決了常規(guī)涂層使用溫度低和涂層燒結(jié)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?xì)飧g的的性能。近段時(shí)期，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的零件存在涂層局部掉瓷等問(wèn)題，造成零件返修率高，各種原材料的浪費(fèi)，拖延生產(chǎn)進(jìn)度，影響產(chǎn)品的準(zhǔn)時(shí)交付。

為了滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，也為了滿足進(jìn)度的需求，需要查出問(wèn)題產(chǎn)生的原因并制定相應(yīng)的過(guò)程控制方法。

1　研究目標(biāo)

涂層表面應(yīng)使平整、光滑、均勻、沒(méi)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(lái)件檢查→有機(jī)溶劑除油→吹砂→噴涂→涂層干燥→燒結(jié)→檢驗(yàn)→發(fā)出

吹砂前應(yīng)用汽油等有機(jī)溶劑清洗零件表面。吹砂風(fēng)壓為0.3MPa，距離100mm～150mm，粒度為60-100目。

3　原因分析

3.1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)6 6件零件質(zhì)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中，不合格數(shù)為20件，合格率為69.7%，對(duì)缺陷進(jìn)行調(diào)查，缺陷類型包括局部掉瓷、涂層刮碰、涂層厚度不足、來(lái)件有傷等。通過(guò)統(tǒng)計(jì)局部掉瓷和涂層刮碰兩項(xiàng)占缺陷的90%，為造成涂層不合格的主要原因。針對(duì)這兩項(xiàng)問(wèn)題，分別從人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面進(jìn)行分析。

3.1.1涂層局部掉瓷原因分析

（1）局部涂層結(jié)合力差。通過(guò)實(shí)際零件加工過(guò)程的跟蹤，發(fā)現(xiàn)工人在吹砂前沒(méi)有對(duì)零件表面進(jìn)行清理。由于零件機(jī)械加工過(guò)程中表面被設(shè)備上的油污、冷卻液等污染，另外周轉(zhuǎn)箱中油污嚴(yán)重，也對(duì)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(huì)使污物重新積聚在零件上，同時(shí)也將砂粒污染，直接影響了涂層結(jié)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(kuò)大表面積，增加涂層和基體的結(jié)合力。但如果吹砂不夠，零件表面過(guò)于光滑平整，料漿黏附的均勻性不好，致使涂層結(jié)合力差而脫落。

3.1.2涂層刮碰原因分析

通過(guò)跟產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，工人每噴一件后，將其放在流動(dòng)車上的托盤上，由于托盤長(zhǎng)期在高溫下燒結(jié)導(dǎo)致底板變形凸起，零件間產(chǎn)生碰撞，而此時(shí)涂料剛噴上沒(méi)有固化，碰撞直接導(dǎo)致涂層被破壞。

周轉(zhuǎn)箱不是零件專用，內(nèi)部有大量的鋒利金屬削，帶有涂層的零件在裝卸、運(yùn)輸時(shí)，被金屬削劃傷，導(dǎo)致涂層表面有大量的劃痕存在。

3.2措施

針對(duì)上述原因分析，制定了相應(yīng)的糾正措施：

（1）零件吹砂前增加有機(jī)溶劑除油處理，保證零件表面清潔、無(wú)污物。

（2）吹砂處理時(shí)，嚴(yán)格按照工藝參數(shù)執(zhí)行，確保吹砂質(zhì)量。

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

4　試驗(yàn)結(jié)果與討論

通過(guò)上述原因分析，制定了相應(yīng)措施，并對(duì)實(shí)際加工的涂層質(zhì)量進(jìn)行了測(cè)試。

4.1附著力測(cè)試

通過(guò)拉開法進(jìn)行了涂層附著力檢測(cè)，涂層沒(méi)有發(fā)生大面積剝離現(xiàn)象。涂層附著力大于17MPa，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.2熱震性能測(cè)試

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

4.3措施驗(yàn)證

為了驗(yàn)證措施的有效性，對(duì)后期加工的134件零件涂層質(zhì)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，不合格的零件2個(gè)（主要問(wèn)題是局部非涂表面過(guò)涂），一次操作合格率達(dá)98.5%以上。試驗(yàn)結(jié)果表明措施是有效的，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該問(wèn)題的分析及控制解決，發(fā)現(xiàn)操作者存在一種誤區(qū)，認(rèn)為吹砂可以對(duì)零件表面起到清理的作用，因此，吹砂前可不進(jìn)行表面清理。通過(guò)此次問(wèn)題的解決讓操作者認(rèn)識(shí)到了吹砂前的清理工序是不可省略的，必須執(zhí)行。

通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，解決了一直困繞現(xiàn)場(chǎng)的工作難點(diǎn)，改變了員工錯(cuò)誤意識(shí)，同時(shí)提升了員工解決問(wèn)題的能力及操作技巧，對(duì)質(zhì)量工作的持續(xù)提高起到了促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]李鐵藩.金屬高溫氧化和熱腐蝕[J].中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)，2003.

[2]K.J.克萊邦德.納料材料化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

中圖分類號(hào)：TQ174

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