等离子喷涂作为一种航空航天常用的热防护材料加工技术,具有喷涂材料范围广、涂层致密、结合强度高等优点。
出现的问题:
1.金属薄壁件在喷涂前表面吹砂过程中易出现结构失稳,产生变形,若表面粗化效果不佳易造成涂层与基体结合力低。
2.用高能量密度、高重复频率的脉冲激光束聚焦照射到材料表面,光能转换为材料的热能使得材料温度升高,局部熔化、汽化、表面粗化加工问题。
解决以上问题的方法:
(1)基体的选择
通过吹砂试验分析高温合金基体表面粗化过程发生结构失稳的临界厚度;
(2)激光毛化工艺
检测隔热涂层材料在等离子焰流中形成的液滴尺寸,采用激光毛化方法在薄壁高温合金基体表面加工与液滴尺寸匹配的半球形小孔;检测激光毛化处理后的基体表面粗糙度和变形程度;
(3)等离子喷涂工艺
采用等离子喷涂工艺制备隔热涂层,优化喷涂工艺参数控制高温合金基体变形,测试涂层结合强度并与吹砂处理制备的涂层进行对比。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的步骤(1)吹砂工艺,压力-0.4MPa,射流角度-70°,距离-120mm,砂粒粒度-40目,对基体表面进行粗化,高温合金基体临界厚度为2mm。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的步骤(2)中液滴尺寸为50μm-100μm。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的步骤(3)采用等离子喷涂制备氧化锆隔热涂层,工艺参数:电流-600A,氩气-35NLPM,氢气-12NLPM,载气-2.6NLPM,距离-100mm,送粉量-15r/min。
解决方案:
本发明采用激光毛化技术对薄壁金属件进行表面粗化处理,达到等离子喷涂工艺要求的粗糙度,同时在金属基体表面加工50μm‑100μm的半球形小孔,该孔径与等离子焰流形成的液滴直径相匹配,从而进一步提高了涂层与薄壁金属基体的结合力。本发明通过激光毛化处理改善薄壁金属基体表面粗糙度,控制基体粗化过程的变形程度,在基体表面加工精确可控的半球形小孔,其尺寸与粉体在等离子焰流中形成的液滴匹配,进一步提高基体与涂层的结合强度,保证了薄壁金属基体表面涂层的可靠性。