專利名稱：一種抗燃油噴嘴積碳的表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要于航空發(fā)動機(jī)燃油噴嘴抗積碳的表面處理方法，更具體 地說，本發(fā)明涉及一種噴嘴組件的表面處理方法。該方法通過降低積碳在噴嘴組 件表面的附著力和附著面積，進(jìn)而減少積碳的沉積量，確保燃油噴嘴正常工作。
背景技術(shù)：
由耐熱不銹鋼或高溫合金鋼加工而成的航空發(fā)動機(jī)燃油噴嘴組件(包括旋流 器、螺帽等)，其表面粗糙度是由零件材料、設(shè)備精度和加工方法決定的，因此 表面往往存在有大量分布不均的微觀溝壑，且由上述金屬材料制造出的燃油噴嘴 表面能高，二者共同作用具有對積碳產(chǎn)生強(qiáng)的結(jié)合傾向。發(fā)動機(jī)工作過程中，噴 嘴組件表面逐漸被積碳覆蓋。雖然通過氣流或燃油沖刷而有部分積碳自行脫落， 但仍然無法保證噴嘴組件在發(fā)動機(jī)一個工作周期內(nèi)正常工作。典型故障是噴嘴組 件表面堆積大量積碳，嚴(yán)重影響燃油霧化性能，甚至堵塞噴嘴通道而導(dǎo)致發(fā)動機(jī) 無法工作。
為了尋找抗積碳方法，中國專利200410028514. 4提出了《一種抗積碳高效 的中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)及其制備方法》。該方法利用致密或多孔的混 合導(dǎo)體材料作為電解質(zhì)，控制二甲醚燃料電池陽極以及電解質(zhì)上的積碳。當(dāng)材料 具有一定的氧離子-電子混合電導(dǎo)時，氧氣可以自發(fā)地從高氧分壓端通過混合導(dǎo) 體材料選擇性地擴(kuò)散到低氧分壓端，擴(kuò)散的氧可以有效地氧化陽極、陽極一側(cè)電 解質(zhì)表面的積碳物種，消除積碳。該抗積碳方法無法由于不能解決噴嘴組件表面 的附著力和附著面積，而不能應(yīng)用在高溫環(huán)境下的發(fā)動機(jī)零件上。為了防止積碳在發(fā)動機(jī)零件上的沉積，中國專利200620116410. 3提出了一 種《具有防積碳部件的發(fā)動機(jī)》。其中發(fā)動機(jī)部件包括至少一個表面張力相對高 的表面，該表面是一個非接觸磨損表面，并附著有一個表面張力相對較低的涂層。 表面張力相對低的涂層的表面張力小于或等于30達(dá)因/厘米。但該方法并沒有涉 及到噴油嘴組件的防積碳。由于航空發(fā)動機(jī)燃油噴油嘴組件初生積碳粒子尺寸通 常在納米量級，同時由于伴隨積碳生成過程中未完全分解的有機(jī)物質(zhì)的存在，使 積碳與有機(jī)物質(zhì)的混合物兼具納米粒子和有機(jī)機(jī)團(tuán)的高活性，能牢固附著在金屬 表面，使積碳易于附著和難以去除。同時，由于噴嘴組件表面存在微觀溝壑，有 利于積碳粒子團(tuán)聚體的嵌入，增加了積碳的機(jī)械附著力。因此上述表面張力小于 或等于30達(dá)因/厘米的鎳或磷四氟乙烯涂層并不能解決和去除噴嘴組件表面微 觀溝壑中堆積的積碳問題。仍然存在表面微觀溝壑積碳物理環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種能夠有效降低零件表面粗糙度，減少零件表面溝 壑，并能降低積碳在零件表面的積碳機(jī)率和機(jī)械錨固力的抗燃油噴嘴積碳的表面 處理方法，以避免噴嘴噴油性能降低或通道堵塞。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實現(xiàn)，
本發(fā)明提出的一種抗燃油噴嘴積碳的表面處理方法，具有如下技術(shù)特征
A. 用磷酸+硫酸+酪酐體系電解液對噴嘴組件零件表面進(jìn)行電解拋光或等 離子體拋光；
B. 在拋光表面用多弧離子鍍設(shè)備鍍制一層2微米 5微米厚的硬質(zhì)陶瓷過 渡涂層；
C. 再在CrN涂層上噴涂一層聚四氟乙烯樹脂乳液和/或磷酸鹽+酪酐的混 合物涂層；D.然后，將上述處理后的噴嘴組件零件放入烘箱爐內(nèi)進(jìn)行烘干。
本發(fā)明所述的電解拋光，主要為磷酸+硫酸+酪酐體系；陶瓷涂層主要為氮化
物和氧化物涂層；低表面能涂層為聚四氟乙烯樹脂乳液或磷酸鹽+酪酐+聚四氟乙 烯乳液的混和物。
本發(fā)明針對航空發(fā)動機(jī)的燃油噴嘴組件的特性和抗積碳要求，提出了拋光、 陶瓷涂層、低表面能涂層相結(jié)合的技術(shù)途徑。通過降低噴嘴組件表面粗糙度和采 用低表面能涂層，有效降低了積碳的附著強(qiáng)度和附著面積，增加了其在工作過程 中自行脫落的機(jī)率，從而保證燃油噴嘴正常工作。在上述抗積碳表面處理方法中， 電解拋光可以有效降低零件表面粗糙度，減少零件表面溝壑，減少零件表面有效 面積，從而降低積碳在零件表面的積碳機(jī)率和機(jī)械錨固力；陶瓷涂層不僅本身表 面能較低，也是作為一種硬質(zhì)過渡層。在陶瓷涂層上噴涂一層低表面能涂層，增 加了低表面能涂層的附著力和工作穩(wěn)定性。三者共同作用使生成的積碳更容易自 行在零件表面脫落。本發(fā)明的抗積碳表面處理方法是通過大量試驗確定的。經(jīng)本 發(fā)明處理后的零件表面積碳總量明顯減少。從而有效地防止了噴嘴在工作中積碳 的大量沉積，避免了燃油噴嘴噴霧效果變差或噴油通道堵塞。解決了發(fā)動機(jī)燃油 噴嘴在工作中因積碳而引起燃油噴射霧化角、流量、分布的改變甚至噴油通道完 全被堵塞的問題。
本發(fā)明提供的上述方法還可適用于汽車、輪船等燃油發(fā)動機(jī)噴嘴組件的表面 處理。
具體實施例方式
下面通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。在以下實施例中，首先用磷酸+硫酸+ 酪酐體系電解液對噴嘴組件零件表面進(jìn)行電解拋光或等離子體拋光。電解拋光為 磷酸+濃硫酸+酪酐體系。在對噴嘴組件零件表面進(jìn)行電解拋光時，用密度為1.17的磷酸H3PCM280 g/L、密度為1.84的硫酸186g/L、鉻酐CrCM06 g/L ，在溫度為 70 80°C，電流密度為25A/dii^ 30A/dn^條件下拋光45s 60s;在拋光表面用 多弧離子鍍設(shè)備鍍制一層2微米 5微米厚的硬質(zhì)陶瓷過渡涂層。拋光表面鍍制的 CrN陶瓷涂層為物理法加工的氮化物、氧化物陶瓷涂層?；蛴昧蛩徜@4% (wt%); 檸檬酸銨2%(wt%)，其余為水，溫度85°C，工作電壓260V (DC)條件下拋 光時間5 min 10 min。
再在CrN涂層上噴涂一層聚四氟乙烯樹脂乳液或聚四氟乙烯樹脂乳液+磷酸 鹽+酪酐的混合物涂層。上述涂層總厚度為1微米至50微米或50微米以下。
然后，將上述表面處理后的噴嘴組件零件放入烘箱爐內(nèi)進(jìn)行烘干。烘干溫度 為先從室溫加溫至240。C保溫10min，在以1.5。C/min的速度升溫至370。C士10。C， 保溫30min。隨爐冷卻至20(TC后，打開爐門冷卻至室溫后取出。
權(quán)利要求
1.一種抗燃油噴嘴積碳的表面處理方法，具有如下技術(shù)特征A.用磷酸+硫酸+酪酐體系電解液對噴嘴組件零件表面進(jìn)行電解拋光或等離子體拋光；B.在拋光表面用多弧離子鍍設(shè)備鍍制一層2微米～5微米厚的硬質(zhì)陶瓷過渡涂層；C.再在CrN涂層上噴涂一層聚四氟乙烯樹脂乳液和/或磷酸鹽+酪酐的混合物涂層；D.然后，將上述處理后的噴嘴組件零件放入烘箱爐內(nèi)進(jìn)行烘干。
2.按照權(quán)利要求l所述的抗燃油噴嘴積碳的表面處理方法，其特征在于，在對 噴嘴組件零件表面進(jìn)行電解拋光時，用密度為l. 17的磷酸ftP04 1280 g/L、密度 為1.84的硫酸186g/L、鉻酐0"03106 g/L，在溫度為70 8(TC，電流密度為25 A/dm2 30 A/dm2條件下拋光45 s 60 s;
3. 按照權(quán)利要求l所述的抗燃油噴嘴積碳的表面處理方法，拋光表面鍍制的 CrN陶瓷涂層為物理法加工的氮化物、氧化物陶瓷涂層。
4. 按照權(quán)利要求1所述的抗燃油噴嘴積碳的表面處理方法，其特征在于，烘 干溫度為先從室溫加溫至240。C，保溫10min，并以1. 5nC/min的速度升溫至370。C土10。C，保溫30min。
5. 按照權(quán)利要求1所述的抗燃油噴嘴積碳的表面處理方法，其特征在于，燃 油噴嘴其上實施的涂層總厚度為1微米至50微米。
6. 按照權(quán)利要求l所述的抗燃油噴嘴積碳的表面處理方法，在對噴嘴組件零 件表面進(jìn)行等離子拋光時，用3wtr。 6wt。/。的硫酸銨，1 wtTc 3wiy。的檸檬酸銨， 用70。C 90。C溫度，220v 300v的直流工作電壓下完成。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種抗燃油噴嘴積碳的表面處理方法，旨在提供能夠有效降低零件表面粗糙度，減少零件表面溝壑，并能降低積碳在零件表面的積碳機(jī)率和機(jī)械錨固力的抗燃油噴嘴表面沉積積碳的處理方法。并由以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)用電解拋光或等離子體拋光對噴嘴組件零件表面進(jìn)行拋光；在拋光表面用多弧離子鍍設(shè)備鍍制一層2微米～5微米厚的硬質(zhì)陶瓷過渡涂層；再在硬質(zhì)過渡涂層上噴涂一層聚四氟乙烯樹脂乳液和磷酸鹽+酪酐的混合物涂層；然后，將上述處理后的噴嘴組件零件放入烘箱爐內(nèi)進(jìn)行烘干。本發(fā)明方法解決了發(fā)動機(jī)燃油噴嘴在工作中因積碳而引起燃油噴射霧化角、流量、分布效果變差甚至噴油通道完全被堵塞的問題。
文檔編號C23F17/00GK101629295SQ200910060258
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者勇 何, 侯廷紅, 巧 向, 幸澤寬, 黃選民 申請人:中國人民解放軍第五七一九工廠