METCO 405NS 镍铝丝是一种很好的自粘结材料，制备出的涂层具有自粘结、致密、抗氧化、耐磨耐高温性能，适用于 800℃以下环形和机匣类的零件。借鉴于设计标准中规定的罗罗公司CME5033-2-E1 文件中，对氧化物和未熔颗粒的金相组织要求极为严格，同时火焰喷丝设备属于企业新引进设备，需要调整氧气与乙炔流量的匹配性、送丝速率的大小、喷涂距离和压缩空气的流量，来确保喷涂零件合格率。罗罗公司的发动机已广泛应用，此项技术在企业属于空白领域。
1、试验材料及流程
1.1 材料。（1）METCO405NS（Ni20Al：3.17mm）丝材，MET-CO307NS-2（Ni25Graphite）复合粉末；（2）试片采用与零件基体相同的 GH4169 材料；（3）试验件材料为 GH4169 的锻件（ 300mm× 200mm×100mm）。
1.2 涂层制备工艺流程。根据对 METCO405NS 涂层的制备试验，我们确定试样喷涂工艺流程如下：
喷涂前准备→清洗→保护→吹砂→喷涂（数据积累）→清理→性能测试→试验件喷涂及加工
2、结果讨论与分析
依据设计要求的涂层性能及 14E 设备手册的相关资料，进行压缩空气流量、送丝速率、氧气和乙炔流量、喷涂距离等主要喷涂工艺参数优选。
2.1 压缩空气流量的确定。压缩空气作为送丝涡轮的动力的同时将熔化的丝材雾化成细微的颗粒，喷射到工件表面。根据与 14E配备的空气压缩机最大功率为 0.8MPa，经试验调节压缩空气压力低于 0.6MPa 时，气动涡轮无法实现送丝，所以压缩空气压力值设定为 0.6MPa ～ 0.8MPa。
在压缩空气压力为 0.6MPa～ 0.8MPa时，空气流量低于 46格，无论怎样调节送丝气动涡轮都无法实现稳定送丝，压缩空气流量计上限值为 55 格，依据设备仪器满程使用缩短寿命原则，故设定压缩空气流量为 46 格～ 52 格。
2.2 送丝速率确定。设定压缩空气压力为 0.6MPa、压缩空气流量为 46 格，调节气动涡轮送丝，当送丝速率小于 12mm · s-1时，点火后，无论怎样调节氧气与乙炔的流量，熔丝喷射流都会出现间断的现象。设定压缩空气压力为 0.8MPa、压缩空气流量为 52 格，时，调节气动涡轮送丝，当送丝速率大于 20mm · s-1时，点火后，调节氧气与乙炔的流量配比，达到燃气功率最小值时，会出现丝材不熔的现象。因此得出送丝速率为 12mm · s-1～ 20mm · s-1。
2.3 氧气和乙炔流量的优选。通过调节氧气与乙炔流量的比例，可以改变火焰的性质，对涂层质量起着重要作用，中性焰火焰燃烧残余物少，能提高喷涂效率和喷涂质量；氧化焰能使涂层中的氧化物含量增高，耐腐蚀性下降，如使用氧化焰，氧与乙炔混合比一般不大于 1.4 为宜；还原焰的稳定性和刚性下降，使涂层的未熔物增加，结合力下降，因此尽量选用中性焰喷涂。另外采用极限参数配组方法，来优化最佳喷涂参数。
2.3.1 结合强度测试。按表 3 参数喷涂的结合强度试片，用FM-1000 型薄膜胶作试样粘接剂，随炉升温至 190℃，保温 2.5小时，随炉冷却，用INSTRON5569型拉力试验机按1mm·min-1速度拉伸试样。下面具有代表性的试验结果，见表 1。从表 1 测定结果表明 METCO405NS 丝材制备的涂层具有良好自粘结性，结合强度完全满足 CME5033-2-E1 中的要求值（＞ 17.25MPa），由此可见随着氧气、乙炔流量值增加会使结合强度值升高。
2.3.2 弯曲试验结果。按 CME5033-2-E1 文件中要求：将弯曲试片以低应变速率绕心轴弯曲 90 度，弯曲试验后发现涂层有轻微翘起、剥落、裂纹，该试验结果可视为合格。
2.3.3 硬度测试结果（镍铝丝涂层）。
表 2 数据表明涂层硬度平均值随着氧气、乙炔流量值增加而增大，且均在 70 ～ 90HR15N 范围内。
总之，通过上述镍铝丝涂层性能数据和图片分析得出，氧气流量在 48 格～ 55 格、乙炔流量在 39 格～ 46 格为最为理想范围值。
3、喷涂工艺及面层性能
3.1 喷涂工艺。通过以上喷涂试验及对金相、结合强度、弯曲、硬度（供参考）的性能测试，优选出火焰喷涂镍铝丝涂层的最佳喷涂工艺参数，见表 3。
3.2 METCO307NS-2 面层性能。涂层厚度：底层 0.1mm ～0.2mm，面层 2.5mm ～ 3.0mm；硬度要求：-10 ～ 40HR15Y（取 6点平均值）；采用表 3 参数喷涂METCO405NS底层，采用表 4 参数喷涂METCO307NS-2 面层，涂层硬度分别为 20.6、18.3、27.2、29.7、23.6、26.8，6 点平均值为 24.3，符合-10 ～ 40HR15Y 的设计要求，硬度合格。
4、试验件喷涂及车加工
按表 3、表 4 的工艺参数喷涂试片，涂层性能满足指标要求后，进行了试验件喷涂，喷涂态的METCO307NS-2 涂层完整，表面均匀连续、无裂纹、剥落、分层、边缘翘起和过热变色等缺陷，加工后涂层表面均匀，无掉块、线性缺陷，涂层颜色均匀一致，完全符合 HB7236-95 热喷涂封严涂层质量检验要求。
5、结论
（1）本项目多次试验优化出的工艺参数和工艺方法喷涂的试片，镍铝丝涂层各项性能能够满足设计需要；（2）依据优化出的工艺参数和工艺方法，编制的工艺规程喷涂了试验件，喷涂后涂层状态良好；经机械加工后，涂层外观均匀，无裂纹、局部疏松、分层、掉块现象，可以投产使用。
参考文献略
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