[發明專利]一種超音速等離子噴涂工藝涂層優化方法

有效

• 申請號: 201710103305.9
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106868443B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 王海斗;馬國政;陳書贏;何鵬飛;劉明;王譯文
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 張海英;林波

1.一種超音速等離子噴涂工藝涂層優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

獲取斑點：獲取涂層中的單個凝固斑點；

數字形貌提取：提取凝固斑點的邊緣形貌；

計算參數：根據邊緣形貌計算凝固斑點幾何形貌評價參數，該參數包括固化指數、圓度、離心率及分形維數；

優化工藝方法：根據上述計算的參數數值，對超音速等離子噴涂工藝中的各步驟進行調整優化；

獲取斑點時，粒子撞擊在基體上形成凝固斑點，在獲取斑點步驟之前，對基體進行超聲清洗，去除基體表面污染物；

數字形貌提取為將凝固斑點與基體分離，具體為：

通過閾值計算方法對所述凝固斑點的掃描電子顯微圖像進行二值化處理；

采用label函數對凝固斑點的二值圖進行標注，并將單個連通域最大的區域設定為凝固斑點區域；

采用形態學處理方法對凝固斑點進行濾波處理，包括數字圖像的膨脹算子與腐蝕算子；

采用candy算子提取凝固斑點的邊界，最終完成邊緣形貌的提取；

計算參數步驟中，具體的計算方法為：

固化指數：通過計算凝固斑點面積與其邊界包絡線面積之比，提取凝固斑點的固化指數；

圓度：以凝固斑點的最大內切圓與最大外切圓的比值作為其與圓形凝固斑點的接近程度；

離心率：以凝固斑點的質心為中心，質心的計算方式為：

其中，E(j,i)表示凝固斑點二值圖的矩陣形式，x_i、y_j分別表示矩陣的第i列元素和第j行元素，m，n分別表示矩陣的總列數與總行數，以最小外切圓的半徑作為橢圓的長半軸a，隨后尋找一個最小的短半軸b作橢圓，并使橢圓能夠完全覆蓋凝固斑點的所有像素點，此時長半軸a與短半軸b的比值即為凝固斑點的離心率；

分形維數：采用沙盒法覆蓋凝固斑點邊緣，初始盒子的邊長為凝固斑點邊長的1/10，以凝固斑點邊長1/100的長度逐漸遞減，分別提取盒子邊長ε(N)，以及此時覆蓋有凝固斑點的正方形個數N，則ε(N)與N之間滿足關系：

N(ε)∝ε^-D

其中，D為凝固斑點的分形維數；

優化工藝方法步驟中，具體的：

當圓度小于0.43時，需要調整制粉工藝或調整相應的噴涂參數；

當離心率小于0.47時，需要調整等離子噴槍的噴涂角度；

當固化指數小于0.546時，需要降低噴涂功率或提高主氣流量；

在上述三類參數滿足條件之后，以凝固斑點分形維數作為噴涂參數最終選取的指標，凝固斑點類型判定的依據為：

2.根據權利要求1所述的超音速等離子噴涂工藝涂層優化方法，其特征在于，獲取斑點時，通過超音速等離子噴槍向基體噴射等離子射流，等離子射流中的粒子穿過擋板上的孔撞擊到基體上；

其中，孔的直徑為1mm，相鄰的孔之間的距離為500mm。

3.根據權利要求2所述的超音速等離子噴涂工藝涂層優化方法，其特征在于，所述超音速等離子噴槍移動速度設定為6m/min，將送粉量當量設定為3。

4.根據權利要求3所述的超音速等離子噴涂工藝涂層優化方法，其特征在于，所述擋板表面的粗糙度Ra＝1.5μm。

5.根據權利要求1所述的超音速等離子噴涂工藝涂層優化方法，其特征在于，掃描電子顯微鏡的拍攝模式為二次電子，電壓5-10kV。

6.根據權利要求1所述的超音速等離子噴涂工藝涂層優化方法，其特征在于，通過濃度為97.5％的乙醇對基體進行超聲清洗。