本發(fā)明涉及一種提高鋁硅聚苯酯涂層結(jié)合性能的方法，屬于表面防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋁硅聚苯酯涂層是應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓/中壓壓氣機(jī)機(jī)匣部位的封嚴(yán)涂層，在工作過(guò)程中，該涂層需要較低的硬度，以保證轉(zhuǎn)子葉片不受損傷；同時(shí)又要保持足夠的結(jié)合強(qiáng)度，以防止高速刮削過(guò)程中的塊狀脫落。由于涂層的硬度和結(jié)合強(qiáng)度具有正相關(guān)性，因此，鋁硅聚苯酯涂層同時(shí)具備較低的硬度和較好的結(jié)合強(qiáng)度是一組矛盾的需求。為了解決上述矛盾，研究人員在優(yōu)化粉末成分、噴涂工藝等方面做了大量的研究工作，得到了綜合性能適中的鋁硅聚苯酯涂層。但是，以上研究均是通過(guò)犧牲矛盾雙方彼此的性能為途徑，導(dǎo)致無(wú)法發(fā)揮出鋁硅聚苯酯涂層的最大功效。

為了保證鋁硅聚苯酯涂層具有較低的硬度，同時(shí)不犧牲其結(jié)合強(qiáng)度，本發(fā)明從優(yōu)化鋁硅聚苯酯涂層與基體之間的界面結(jié)構(gòu)入手，通過(guò)設(shè)計(jì)不同界面結(jié)構(gòu)的基體試樣，并利用金相顯微鏡及拉伸試驗(yàn)機(jī)研究涂層與基體結(jié)合邊的最佳傾角。最終實(shí)現(xiàn)在保證鋁硅聚苯酯涂層具有較低硬度的同時(shí)，提高其與基體的結(jié)合性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高鋁硅聚苯酯涂層結(jié)合性能的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的提高鋁硅聚苯酯涂層結(jié)合性能的方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

(a)以氦氣為主氣，以氬氣為送粉氣和輔氣；

(b)噴涂過(guò)程中氦氣壓力為60psi，氬氣壓力為40psi，氬氣壓力為80psi，噴涂距離為120mm，噴涂速度為250mm/s；

(c)控制噴涂次數(shù)，使得涂層厚度在1000-1200μm。

優(yōu)化后縱截面上涂層側(cè)邊與水平邊延長(zhǎng)線(xiàn)之間的夾角α為30°。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

在保證鋁硅聚苯酯涂層具有較低硬度的同時(shí)，提高其與基體的結(jié)合性能。

附圖說(shuō)明

圖1所示為鋁硅聚苯酯涂層與基體試樣之間縱截面的界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖。

圖2為新型界面結(jié)構(gòu)的拉伸試樣及拉伸配副示意圖。

圖3(a)-圖(c)為界面傾角α分別為90°、60°和30°時(shí)，鋁硅聚苯酯涂層與基體試樣界面處的微觀組織結(jié)構(gòu)。

圖4所示為界面傾角α分別為90°、60°和30°時(shí)，鋁硅聚苯酯涂層的拉伸力—位移曲線(xiàn)。

具體實(shí)施方式

(1)涂層與基體界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1所示為鋁硅聚苯酯涂層與基體試樣之間縱截面的界面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖，其中，黑色部分表示為鋁硅聚苯酯涂層，灰色部分表示為基體試樣，涂層厚度為d，涂層底面直徑為φ。定義縱截面上涂層側(cè)邊與水平邊延長(zhǎng)線(xiàn)之間的夾角為界面傾角α，圖1中界面傾角α1為90°，α2為60°，α3為30°。

(2)新型拉伸試樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算

圖2為新型界面結(jié)構(gòu)的拉伸試樣及拉伸配副示意圖，其中，拉伸試樣為具有新型界面結(jié)構(gòu)的涂層試樣，涂層底面直徑和拉伸配副的粘接面直徑均為φ。

當(dāng)涂層厚度d均為1mm，界面傾角α分別為90°、60°和30°時(shí)，涂層在拉伸過(guò)程中的實(shí)際受力面積分別為π·φ²/4，π·(φ+0.58)²/4和π·(φ+1.73)²/4。設(shè)α為90°時(shí)涂層單位面積上承受的最大正拉力為f0，當(dāng)α為60°和30°時(shí)，涂層單位面積上承受的最大正拉力分別為f0·(φ+0.58)²/φ²和f0·(φ+1.73)²/φ²。當(dāng)φ均為25.4mm時(shí)，則在理論上，與α為90°時(shí)涂層相比，α為60°和30°時(shí)涂層單位面積上的最大正拉力(結(jié)合強(qiáng)度)分別提高了4.7％和14.1％。上述計(jì)算結(jié)果表明，隨著界面傾角的減小，涂層的結(jié)合強(qiáng)度將逐漸增加。

(3)金相檢測(cè)

利用imager.a1m蔡司金相顯微鏡對(duì)不同界面結(jié)構(gòu)的涂層進(jìn)行金相觀察和分析。

(4)結(jié)合性能檢測(cè)

利用instron5982拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行不同界面結(jié)構(gòu)涂層的結(jié)合性能試驗(yàn)。

圖3(a)-圖(c)為界面傾角α分別為90°、60°和30°時(shí)，鋁硅聚苯酯涂層與基體試樣界面處的微觀組織結(jié)構(gòu)。從圖2(a)中可以看出，當(dāng)界面傾角α為90°時(shí)，涂層與基體側(cè)面的界面之間發(fā)生了明顯的不連續(xù)，脫離范圍為0.276～0.476mm。從圖2(b)中可以看出，當(dāng)界面傾角α為60°時(shí)，涂層與基體側(cè)面的界面之間沒(méi)有發(fā)生脫離，但是該處鎳鋁底層厚度明顯減薄且厚度不均勻。從圖2(c)中可以看出，當(dāng)界面傾角α為30°時(shí)，涂層與基體側(cè)面的界面之間結(jié)合良好且鎳鋁底層分布比較均勻。該結(jié)果表明，界面傾角的減小有利于提高涂層與基體側(cè)面界面之間結(jié)合性能。

圖3所示為界面傾角α分別為90°、60°和30°時(shí)，鋁硅聚苯酯涂層的拉伸力—位移曲線(xiàn)(每個(gè)界面傾角取5組試樣)。從圖3中可以看出，隨著界面傾角的減小，涂層斷裂前的最大拉伸力逐漸增加。

表1為界面傾角α分別為90°、60°和30°時(shí)，鋁硅聚苯酯涂層的結(jié)合強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表1中可以看出，α為90°、60°和30°時(shí)，鋁硅聚苯酯涂層的結(jié)合強(qiáng)度分別為5.57mpa、5.76mpa和6.21mpa。該結(jié)果表明，隨著界面傾角的減小，鋁硅聚苯酯涂層的結(jié)合強(qiáng)度逐漸增加，與α為90°時(shí)涂層相比，α為60°和30°時(shí)涂層的結(jié)合強(qiáng)度分別提高了4.16％和12.29％。

表1不同界面傾角涂層的結(jié)合強(qiáng)度

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種提高鋁硅聚苯酯涂層結(jié)合性能的方法。其包括按順序進(jìn)行的下列步驟：(a)以氦氣為主氣，以氬氣為送粉氣和輔氣；(b)噴涂過(guò)程中氦氣壓力為60psi，氬氣壓力為40psi，氬氣壓力為80psi，噴涂距離為120mm，噴涂速度為250mm/s；(c)控制噴涂次數(shù)，使得涂層厚度在1000?1200μm。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：在保證鋁硅聚苯酯涂層具有較低硬度的同時(shí)，提高其與基體的結(jié)合性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王志平;丁坤英;程濤濤;劉延寬;路鵬程
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)民航大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.25
技術(shù)公布日：2017.09.12