[發明專利]制備用于熱噴涂金屬涂層的基材的方法

有效

• 申請號: 201480037673.2
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN105358735B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: L·P·杜東;A·C·阿蘭蒂斯
• 申請（專利權）人: 斯內克馬公司
• 主分類號: C23C24/04
• 分類號: C23C24/04;C23C4/02;C23C4/06
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳哲鋒,郭輝

本發明涉及一種制備基材的待涂覆的區域來接收通過熱噴涂沉積的金屬涂層的方法。

具體來說，本發明涉及對高溫特別敏感的基材，或者更概括地說與通過熱噴涂來沉積金屬層存在不兼容性的基材。

具體來說,但以非限制性的方式，本發明涉及由有機基質復合(OMC)材料材料制成的基材。還可特別考慮由鎂基合金制成的基材，或實際上全部或部分地由有機材料例如塑料材料制成的基材。

在飛機制造業領域，具體來說，在飛機渦輪式噴射引擎領域，降低渦輪式噴射引擎的組件元件的重量受到人們持續的關注。

這種關注導致正在開發的風機葉片或定子導流葉片具有由有機基質復合材料制成的翼片,因為這種復合材料翼片的重量比金屬翼片更輕。然而,這種復合材料翼片的前緣對腐蝕和可能的沖擊(鳥、碎石、冰、砂等)太敏感，以至于不能在沒有保護的情況下進行使用。

因此，需要保護OMC零件，從而保持它們的幾何和物理完整性，以及從而保證特定的最短壽命。已知通過使用下述方式來保護這種前緣:

膠合到前緣的金屬增強帶；

施涂到前緣的耐腐蝕油漆；

膠合到前緣的金屬或塑料耐腐蝕膜；或者

如上所述保護物的組合。

例如，可為OMC葉片具體來說風機葉片的前緣的尖端提供金屬涂層。

該待涂覆的區域本身就像薄的箔，當葉片較小時尤其如此，且其可因熱噴涂金屬進行的涂敷而被嚴重損壞。

其它應用也是可能的；具體來說，箱體(例如設置在風機周圍的引擎進口箱體)、低壓導流葉片，和更概括地溫度不超過150℃的任意零件。

文獻FR2978931批露在壓縮下通過熱噴涂制備保護性涂層，具體來說，用于抵抗如上所述的因涂層和基材的熱膨脹差異導致涂層處于拉伸中的現象。

不管使用何種保護物，它與前緣的粘合能力都至關重要：保護物必須足夠良好地粘合到前緣，足以在不脫離且不相對于邊緣移動的情況下良好地耐受沖擊，并從而滿足在正常操作中的壽命要求。

由熱噴涂獲得的涂層構成滿足這種需求的技術。然而，對于復雜形狀的OMC零件，熱噴涂存在多種困難：

涂層的粘合：OMC零件主要由纖維(＞70％)(具體來說碳纖維),和更少含量的樹脂(＜30％)(具體來說環氧樹脂)形成。相反，因為OMC的結構和制造方式,OMC材料的表面構成中樹脂多于碳纖維，盡管熱噴涂的涂層粘合到碳纖維,但它們與樹脂的粘合非常差。結果,涂層只通過OMC材料表面處存在的碳纖維材料粘合到OMC材料,即最多通過50％表面積粘合。

熱噴涂對OMC的高溫影響：在熱噴涂過程中,環氧樹脂在由噴涂的熔融的金屬產生的熱量的影響下劣化；對于碳纖維亦是如此，但程度更低。這種缺陷源自樹脂和碳的低熱擴散系數。

對于熱噴涂而言，熱擴散系數看作待涂覆的基材排出或分散具體來說基材從熔融的粉末接收的熱量的或快或慢的能力。熱擴散系數越低，熱量在受影響的基材中局部濃縮的程度越大；這對其自身完整性是有害的。這種熱影響損壞OMC基材的表面，該損壞直到幾十毫米(mm)的深度。對于具有較小厚度(＜2mm)或輕量的零件而言，這種影響會被放大并且是毀滅性的。

不同的熱膨脹：熱噴涂由下述組成：通過噴涂熔融的粉末在零件的表面上沉積涂層。冷卻時，因為熱收縮比更冷的基材的收縮更大，涂層發生收縮。涂層和基材之間的熱收縮/膨脹的差異，導致在涂層中形成拉伸，其隨后稱為“處于拉伸中”。這種現象降低基材上的涂層的粘合，且該影響效果其隨著涂層和基材的熱膨脹特征之間的差異的增加而增加。這特別適用于具有較小熱膨脹系數的OMC基材，與之相比，金屬涂層具有中等熱膨脹系數。

本發明的目的是提供一種能克服現有技術的不足的方法,具體來說能通過熱噴涂在基材上沉積金屬涂層，具體來說是通過熱噴涂在OMC基材上沉積金屬涂層,且這樣作能形成改善的粘合和強度。

為此，在本發明中，所述方法特征在于實施下述步驟：

a)在待涂覆的區域上沉積粘合劑層,該層具有大于10微米(μm)且小于100μm的均勻的厚度；

b)在粘合劑干燥之前,將金屬粉末冷噴涂到該待涂覆的區域上,從而粉末顆粒至少部分地嵌入所述粘合劑層中；和

c)干燥該粘合劑，其中所述粉末顆粒仍然是被捕集的，由此形成適于接收由熱噴涂沉積的金屬涂層的底涂層。

這樣，可理解因為存在粘合劑,能將金屬粉末顆粒冷沉積(即在環境溫度下沉積)到基材的表面上，且這樣做不在限于待涂覆的區域的區域中以任何方式損壞基材，在后續的為了沉積金屬涂層的熱噴涂過程中這些金屬粉末顆粒用于保護基材。