圖1 TiN超厚涂層的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片

航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的心臟，其工作環(huán)境可以說是極其惡劣，感覺就像把人放到沙漠中，不給吃不給喝，還要你干活。而發(fā)動(dòng)機(jī)之所以能夠承受高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、燒蝕等惡劣環(huán)境，與其各零部件上的涂層有很大的關(guān)系。涂層就像女生的脂粉，脂粉可以用來保護(hù)女生的妝容，而涂層可以保護(hù)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。

圖2 民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)

妝容花了，可以重新畫。那涂層要是涂的不合格，或者是在使用時(shí)受損和退化而失去應(yīng)有的功能該怎么辦呢？其實(shí)道理一樣，也是“重新畫”。這也就是今天小編要和大家講的航空發(fā)動(dòng)機(jī)涂層去除技術(shù)。

一、各類涂層去除技術(shù)

1.鋁化物涂層

鋁化物涂層是發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件最早使用的抗氧化腐蝕涂層，是靠滲鋁工藝或者表面涂覆不同形式的鋁基合金（如Al-Si，Al-Si-Y）與高溫合金基體反應(yīng)和擴(kuò)散而制備的。

圖3三種不同形式的AI-Si涂層

使用氧化性酸溶液會(huì)使涂層表面鈍化，使用含較高濃度點(diǎn)蝕試劑的槽液最有效。有機(jī)溶劑為具有較高揮發(fā)溫度的脂肪族化合物，在去除涂層溫度下有機(jī)溶劑沒有出現(xiàn)退化現(xiàn)象。和有機(jī)溶劑溶液內(nèi)點(diǎn)蝕酸相比，水溶液中的點(diǎn)蝕性酸更容易導(dǎo)致高溫合金點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕酸的有機(jī)溶劑溶液可均勻去除涂層，且能很快溶解涂層。涂層表面氧化膜阻礙涂層去除，因此在去除貧鋁涂層之前應(yīng)先吹砂去除，也可通過攪拌溶液加快涂層的去除。

2.氮化物陶瓷涂層

TiN系列陶瓷涂層薄膜硬度高、抗氧化，具有耐磨、耐沖蝕及耐腐蝕等特點(diǎn)，國外已將其用于發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的葉身防護(hù)。

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片

TiN涂層——等離子電解方法，提高了涂層的去除效率，但是難以控制涂層去除的程度，且容易嚴(yán)重腐蝕涂層基體；激光去除法，幾乎不損傷基體；高溫真空中燒結(jié)硬質(zhì)合金表面涂層的方法也可以剝離TiN涂層，效果良好；草酸鉀和雙氧水堿性溶液也能完全去除TiN涂層。

圖5 TiN涂層

TiAlN涂層——過氧化鈉加草酸鉀的混合堿性溶液、濃硫酸和高錳酸鉀的混合溶液可以剝離該涂層。

圖6普通TiAlN涂層

圖7普通納米TiAlN涂層

AlCrSiN涂層——草酸和檸檬酸腐蝕抑制劑加入0.5 mol/L硫酸溶液內(nèi)，然后采用電化學(xué)反應(yīng)的方式可達(dá)到去除硬質(zhì)合金表面A1CrSiN涂層的目的。

圖8 AlCrSiN涂層

Ti（C,N）涂層——采用氫氧化鈉與鈉鹽的熔融混合液可以在700℃，40 min下有效地去除該復(fù)合涂層。

3.MCrA1Y涂層

MCrA1Y涂層可以提高高溫合金葉片等熱端部件的抗高溫氧化、抗熱腐蝕性能，也可作為葉片熱障涂層的粘結(jié)層來延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。當(dāng)基體為鎳基合金時(shí)，化學(xué)法去除MCrA1Y涂層比較困難，國內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)仍然沒有合適的工藝。以HF和HNO 為主的溶液適合去除時(shí)效前的涂層；以HNO 和FeC1 為主的溶液適合于去除時(shí)效后的涂層。

國外已經(jīng)開展了很多去除MCrA1Y涂層的研究，主要采用堿（氫氧化鈉）、酸溶液或熔融鹽等化學(xué)制劑去除鋁化物涂層和包覆型MCrA1X涂層。

 圖9 國外去除涂層常用溶液

4.鍍鎳層

鍍鎳層具有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕等性能，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件上得到大量應(yīng)用。一般主要采用化學(xué)法去除鍍鎳層，用活性氧化劑將鎳氧化為Ni。在鍍層去除過程中如果在某區(qū)域露出零件基體，溶液中的緩蝕劑將以某種方式吸附在基體表面，生成阻蝕性的防護(hù)膜，使零件基體得到保護(hù)。

圖10 鍍鎳涂層

5.熱障涂層

熱障涂層是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的關(guān)鍵之一，氧化釔部分穩(wěn)定的氧化鋯是目前最成熟和可靠的熱障涂層材料。

圖11 氧化鋯穩(wěn)定涂層

圖12 各種去除方法比較

綜上可見，盡管國外進(jìn)行了很多氧化鋯熱障涂層去除技術(shù)的研究，目前還未找到行之有效的去除方法，國內(nèi)目前仍采用吹砂方法。作為服役工況最苛刻的發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件，渦輪葉片和導(dǎo)向葉片熱障涂層修復(fù)占據(jù)了發(fā)動(dòng)機(jī)大修的主要生產(chǎn)份額，因而特別需要進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件熱障涂層去除技術(shù)研究及工程應(yīng)用。

6.干膜潤滑層

對于許多由鎂合金和鑲嵌銅合金襯套構(gòu)成的零件，需要在銅合金襯套內(nèi)表面噴涂耐高溫的干膜潤滑層。通常，此類干膜潤滑涂層是先將環(huán)氧、酚醛樹脂、有機(jī)硅以及耐磨填料混合，然后高溫烘烤制成。干膜潤滑涂層的結(jié)合強(qiáng)度高，且具有優(yōu)異的耐磨及耐化學(xué)腐蝕性能，用化學(xué)法很難去除，常用軟刮刀鏟除，這種手工去除方法耗時(shí)長，且容易損傷零件基體。對于形狀復(fù)雜的零件，刮刀去除干膜潤滑涂層更困難。國內(nèi)研制出化學(xué)去除配方（見圖14），可以有效地去除耐高溫干膜潤滑涂層。

圖13各種銅合金襯套

圖14 干膜潤滑劑的化學(xué)去除劑

二、超高壓純水去涂層技術(shù)

羅斯勒法國（Rosier France）公司的前身是上世紀(jì)50年代成立的法國Vapor Blast公司，在上世紀(jì)末開發(fā)出無磨料的超高壓純水去涂層技術(shù)。壓力高達(dá)4000bar（400MPa）的純水通過旋轉(zhuǎn)噴槍噴射到零件表面，通過類似于銑削的“軟銑削”方法去除工件表面上高粘性、高硬度的的涂層。旋轉(zhuǎn)噴嘴安裝在數(shù)控機(jī)械臂或工業(yè)機(jī)器人上，噴槍上根據(jù)零件加工的不同可有l(wèi)～9個(gè)噴嘴。

圖15 葉片類零件加工

圖16 旋轉(zhuǎn)噴槍

圖17 超高壓水刀