圖1 TiN超厚涂層的飛機發動機葉片

航空發動機作為飛機的心臟，其工作環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。而發動機之所以能夠承受高溫、高壓、高轉速、燒蝕等惡劣環境，與其各零部件上的涂層有很大的關系。涂層就像女生的脂粉，脂粉可以用來保護女生的妝容，而涂層可以保護飛機發動機零部件。

圖2 民用航空發動機

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

一、各類涂層去除技術

1.鋁化物涂層

鋁化物涂層是發動機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和擴散而制備的。

圖3三種不同形式的AI-Si涂層

使用氧化性酸溶液會使涂層表面鈍化，使用含較高濃度點蝕試劑的槽液最有效。有機溶劑為具有較高揮發溫度的脂肪族化合物，在去除涂層溫度下有機溶劑沒有出現退化現象。和有機溶劑溶液內點蝕酸相比，水溶液中的點蝕性酸更容易導致高溫合金點蝕。點蝕酸的有機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，國外已將其用于發動機壓氣機轉子葉片的葉身防護。

圖4 發動機壓氣機轉子葉片

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；高溫真空中燒結硬質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，然后采用電化學反應的方式可達到去除硬質合金表面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層來延長發動機的使用壽命。當基體為鎳基合金時，化學法去除MCrA1Y涂層比較困難，國內發動機制造企業仍然沒有合適的工藝。以HF和HNO 為主的溶液適合去除時效前的涂層；以HNO 和FeC1 為主的溶液適合于去除時效后的涂層。

國外已經開展了很多去除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

鍍鎳層具有優異的耐磨、耐腐蝕等性能，在航空發動機零部件上得到大量應用。一般主要采用化學法去除鍍鎳層，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，生成阻蝕性的防護膜，使零件基體得到保護。

圖10 鍍鎳涂層

5.熱障涂層

熱障涂層是航空發動機渦輪葉片的關鍵之一，氧化釔部分穩定的氧化鋯是目前最成熟和可靠的熱障涂層材料。

圖11 氧化鋯穩定涂層

圖12 各種去除方法比較

綜上可見，盡管國外進行了很多氧化鋯熱障涂層去除技術的研究，目前還未找到行之有效的去除方法，國內目前仍采用吹砂方法。作為服役工況最苛刻的發動機熱端部件，渦輪葉片和導向葉片熱障涂層修復占據了發動機大修的主要生產份額，因而特別需要進行航空發動機熱端部件熱障涂層去除技術研究及工程應用。

6.干膜潤滑層

對于許多由鎂合金和鑲嵌銅合金襯套構成的零件，需要在銅合金襯套內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氧、酚醛樹脂、有機硅以及耐磨填料混合，然后高溫烘烤制成。干膜潤滑涂層的結合強度高，且具有優異的耐磨及耐化學腐蝕性能，用化學法很難去除，常用軟刮刀鏟除，這種手工去除方法耗時長，且容易損傷零件基體。對于形狀復雜的零件，刮刀去除干膜潤滑涂層更困難。國內研制出化學去除配方（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 干膜潤滑劑的化學去除劑

二、超高壓純水去涂層技術

羅斯勒法國（Rosier France）公司的前身是上世紀50年代成立的法國Vapor Blast公司，在上世紀末開發出無磨料的超高壓純水去涂層技術。壓力高達4000bar（400MPa）的純水通過旋轉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。旋轉噴嘴安裝在數控機械臂或工業機器人上，噴槍上根據零件加工的不同可有l～9個噴嘴。

圖15 葉片類零件加工

圖16 旋轉噴槍

圖17 超高壓水刀