图1 TiN超厚涂层的飞机发动机叶片

航空发动机作为飞机的心脏，其工作环境可以说是极其恶劣，感觉就像把人放到沙漠中，不给吃不给喝，还要你干活。而发动机之所以能够承受高温、高压、高转速、烧蚀等恶劣环境，与其各零部件上的涂层有很大的关系。涂层就像女生的脂粉，脂粉可以用来保护女生的妆容，而涂层可以保护飞机发动机零部件。

图2 民用航空发动机

妆容花了，可以重新画。那涂层要是涂的不合格，或者是在使用时受损和退化而失去应有的功能该怎么办呢？其实道理一样，也是“重新画”。这也就是今天小编要和大家讲的航空发动机涂层去除技术。

一、各类涂层去除技术

1.铝化物涂层

铝化物涂层是发动机热端部件最早使用的抗氧化腐蚀涂层，是靠渗铝工艺或者表面涂覆不同形式的铝基合金（如Al-Si，Al-Si-Y）与高温合金基体反应和扩散而制备的。

图3三种不同形式的AI-Si涂层

使用氧化性酸溶液会使涂层表面钝化，使用含较高浓度点蚀试剂的槽液最有效。有机溶剂为具有较高挥发温度的脂肪族化合物，在去除涂层温度下有机溶剂没有出现退化现象。和有机溶剂溶液内点蚀酸相比，水溶液中的点蚀性酸更容易导致高温合金点蚀。点蚀酸的有机溶剂溶液可均匀去除涂层，且能很快溶解涂层。涂层表面氧化膜阻碍涂层去除，因此在去除贫铝涂层之前应先吹砂去除，也可通过搅拌溶液加快涂层的去除。

2.氮化物陶瓷涂层

TiN系列陶瓷涂层薄膜硬度高、抗氧化，具有耐磨、耐冲蚀及耐腐蚀等特点，国外已将其用于发动机压气机转子叶片的叶身防护。

图4 发动机压气机转子叶片

TiN涂层——等离子电解方法，提高了涂层的去除效率，但是难以控制涂层去除的程度，且容易严重腐蚀涂层基体；激光去除法，几乎不损伤基体；高温真空中烧结硬质合金表面涂层的方法也可以剥离TiN涂层，效果良好；草酸钾和双氧水碱性溶液也能完全去除TiN涂层。

图5 TiN涂层

TiAlN涂层——过氧化钠加草酸钾的混合碱性溶液、浓硫酸和高锰酸钾的混合溶液可以剥离该涂层。

图6普通TiAlN涂层

图7普通纳米TiAlN涂层

AlCrSiN涂层——草酸和柠檬酸腐蚀抑制剂加入0.5 mol/L硫酸溶液内，然后采用电化学反应的方式可达到去除硬质合金表面A1CrSiN涂层的目的。

图8 AlCrSiN涂层

Ti（C,N）涂层——采用氢氧化钠与钠盐的熔融混合液可以在700℃，40 min下有效地去除该复合涂层。

3.MCrA1Y涂层

MCrA1Y涂层可以提高高温合金叶片等热端部件的抗高温氧化、抗热腐蚀性能，也可作为叶片热障涂层的粘结层来延长发动机的使用寿命。当基体为镍基合金时，化学法去除MCrA1Y涂层比较困难，国内发动机制造企业仍然没有合适的工艺。以HF和HNO 为主的溶液适合去除时效前的涂层；以HNO 和FeC1 为主的溶液适合于去除时效后的涂层。

国外已经开展了很多去除MCrA1Y涂层的研究，主要采用碱（氢氧化钠）、酸溶液或熔融盐等化学制剂去除铝化物涂层和包覆型MCrA1X涂层。

 图9 国外去除涂层常用溶液

4.镀镍层

镀镍层具有优异的耐磨、耐腐蚀等性能，在航空发动机零部件上得到大量应用。一般主要采用化学法去除镀镍层，用活性氧化剂将镍氧化为Ni。在镀层去除过程中如果在某区域露出零件基体，溶液中的缓蚀剂将以某种方式吸附在基体表面，生成阻蚀性的防护膜，使零件基体得到保护。

图10 镀镍涂层

5.热障涂层

热障涂层是航空发动机涡轮叶片的关键之一，氧化钇部分稳定的氧化锆是目前最成熟和可靠的热障涂层材料。

图11 氧化锆稳定涂层

图12 各种去除方法比较

综上可见，尽管国外进行了很多氧化锆热障涂层去除技术的研究，目前还未找到行之有效的去除方法，国内目前仍采用吹砂方法。作为服役工况最苛刻的发动机热端部件，涡轮叶片和导向叶片热障涂层修复占据了发动机大修的主要生产份额，因而特别需要进行航空发动机热端部件热障涂层去除技术研究及工程应用。

6.干膜润滑层

对于许多由镁合金和镶嵌铜合金衬套构成的零件，需要在铜合金衬套内表面喷涂耐高温的干膜润滑层。通常，此类干膜润滑涂层是先将环氧、酚醛树脂、有机硅以及耐磨填料混合，然后高温烘烤制成。干膜润滑涂层的结合强度高，且具有优异的耐磨及耐化学腐蚀性能，用化学法很难去除，常用软刮刀铲除，这种手工去除方法耗时长，且容易损伤零件基体。对于形状复杂的零件，刮刀去除干膜润滑涂层更困难。国内研制出化学去除配方（见图14），可以有效地去除耐高温干膜润滑涂层。

图13各种铜合金衬套

图14 干膜润滑剂的化学去除剂

二、超高压纯水去涂层技术

罗斯勒法国（Rosier France）公司的前身是上世纪50年代成立的法国Vapor Blast公司，在上世纪末开发出无磨料的超高压纯水去涂层技术。压力高达4000bar（400MPa）的纯水通过旋转喷枪喷射到零件表面，通过类似于铣削的“软铣削”方法去除工件表面上高粘性、高硬度的的涂层。旋转喷嘴安装在数控机械臂或工业机器人上，喷枪上根据零件加工的不同可有l～9个喷嘴。

图15 叶片类零件加工

图16 旋转喷枪

图17 超高压水刀