[發(fā)明專利]一種超音速等離子噴涂工藝涂層優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710103305.9
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106868443B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)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

本發(fā)明涉及等離子噴涂技術領域，尤其涉及一種超音速等離子噴涂工藝涂層優(yōu)化方法，包括如下步驟：獲取斑點：獲取涂層中的單個凝固斑點；數(shù)字形貌提取：提取凝固斑點的邊緣形貌；計算參數(shù)：根據(jù)邊緣形貌計算凝固斑點幾何形貌評價參數(shù)，該參數(shù)包括固化指數(shù)、圓度、離心率及分形維數(shù)；優(yōu)化工藝方法：根據(jù)上述計算的參數(shù)數(shù)值，對超音速等離子噴涂工藝中的各步驟進行調(diào)整優(yōu)化。本發(fā)明提供的一種超音速等離子噴涂工藝涂層優(yōu)化方法，方法簡單，優(yōu)化方法通過計算參數(shù)獲得，更加精確，具有一定的客觀性，更加的科學高效。

技術領域

本發(fā)明涉及等離子噴涂技術領域，尤其涉及一種超音速等離子噴涂工藝涂層優(yōu)化方法。

背景技術

隨著等離子噴涂技術自身的飛速發(fā)展以及噴涂粉末制備工藝的日趨成熟，目前已能夠?qū)⒍喾N金屬、陶瓷、金屬陶瓷及其它復合材料制備為性能優(yōu)于基體的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕及各類功能涂層(例如防垢殺菌涂層、超疏水防覆冰涂層、隱身吸波涂層、壓電智能傳感涂層等)。但是大量的噴涂實踐表明，涂層內(nèi)部的缺陷含量(孔隙、氧化夾雜、微裂紋等)、殘余應力、沉積效率、力學性能(結合強度、內(nèi)聚強度、彈性模量、顯微硬度等)、組織結構等均會隨著熔滴沉積質(zhì)量或基體狀態(tài)的不同而發(fā)生顯著變化，直接影響到涂層的服役性能及壽命。

但是，目前的涂層工藝優(yōu)化過程較為繁雜，大多是在經(jīng)驗范圍內(nèi)選取若干組參數(shù)，隨后根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡、田口試驗、正交試驗、完全析因設計等方法確定最優(yōu)噴涂參數(shù)，其主觀性較強，無法從根本上找到涂層產(chǎn)生不同變化的原因，這也直接導致了涂層體系創(chuàng)新速度緩慢，新材料從研發(fā)到投入使用需要經(jīng)歷較長的周期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種超音速等離子噴涂工藝涂層優(yōu)化方法，以解決上述技術問題。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種超音速等離子噴涂工藝涂層優(yōu)化方法，包括如下步驟：

獲取斑點：獲取涂層中的單個凝固斑點；

數(shù)字形貌提取：提取凝固斑點的邊緣形貌；

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

優(yōu)化工藝方法：根據(jù)上述計算的參數(shù)數(shù)值，對超音速等離子噴涂工藝中的各步驟進行調(diào)整優(yōu)化。

進一步的，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。

進一步的，數(shù)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(shù)對凝固斑點的二值圖進行標注，并將單個連通域最大的區(qū)域設定為凝固斑點區(qū)域；

采用形態(tài)學處理方法對凝固斑點進行濾波處理，包括數(shù)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。

進一步的，計算參數(shù)步驟中，具體的計算方法為：

固化指數(shù)：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(shù)；

圓度：以凝固斑點的最大內(nèi)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(zhì)心為中心，質(zhì)心的計算方式為：