[發(fā)明專利]一種基于織構(gòu)形狀提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710345260.6
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107151773A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海斗;邢志國;譚娜;馬國政
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院
• 主分類號: C23C4/02
• 分類號: C23C4/02;C23C4/134;C23C4/06
• 代理公司: 北京華圣典睿知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11510
• 代理人: 陳國偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于織構(gòu)形狀提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)和方法。

背景技術(shù)

等離子噴涂涂層能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸零件的加工，且能夠得到較厚的涂層厚度，因此被廣泛的應(yīng)用跟在工程領(lǐng)域，但是因其與基體的結(jié)合方式屬于機(jī)械結(jié)合，這就導(dǎo)致噴涂涂層的結(jié)合力較低，而基體與涂層的結(jié)合強(qiáng)度是影響熱噴涂涂層服役性能的至關(guān)重要的因素。若噴涂涂層由于其結(jié)合強(qiáng)度較弱，在服役時，在涂層界面處容易發(fā)生失效行為，因此，很多手段已經(jīng)被應(yīng)用于噴涂前處理，如噴丸、化學(xué)除油等。但是化學(xué)方法除油會在表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，引進(jìn)新的氧化物，造成基體表面化學(xué)成分的改變，且所使用的化學(xué)藥品對人體和環(huán)境均有害；而噴丸過程雖然能夠使基體表面得到一定的粗糙度，但是所得到的圖案不規(guī)則，不易于控制，并且噴砂過程會導(dǎo)致基體的變形，甚至使基體表面具有顯微裂紋。可見，傳統(tǒng)的噴涂前粗化處理并不能使涂層的結(jié)合力得到有效的提高。

因此，提供一種基于織構(gòu)形狀提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，作為噴涂前處理過程，從而提高涂層與基體的結(jié)合力，以期將其應(yīng)用到工程實(shí)踐領(lǐng)域，延長噴涂涂層的服役壽命，就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于織構(gòu)形狀提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，作為噴涂前處理過程，從而提高涂層與基體的結(jié)合力，以期將其應(yīng)用到工程實(shí)踐領(lǐng)域，延長噴涂涂層的服役壽命。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于織構(gòu)形狀提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種基于織構(gòu)形狀提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，包括以下步驟：

1)制備織構(gòu)化圖案：基于生物仿生學(xué)，利用激光過程在基體表面進(jìn)行至少一種圖案的織構(gòu)化加工；

2)參數(shù)調(diào)整：根據(jù)步驟1)中形成的織構(gòu)化圖案的復(fù)雜程度調(diào)整噴涂工藝參數(shù)，以使不同織構(gòu)化圖案的加工深度相同；

3)涂層噴涂：利用超音速等離子噴涂方法對步驟1)所得的基體進(jìn)行噴涂；

4)涂層結(jié)合強(qiáng)度測試和校驗(yàn)：通過掃描電子顯微鏡觀察噴涂前織構(gòu)的幾何形貌和噴涂后涂層橫截面的SEM形貌；使用膠粘紙把棒狀零件粘接在涂層表面，通過測量拉開零件使涂層從基片上剝離所需力的大小，求得涂層的附著力。

進(jìn)一步地，在步驟1)之前還包括基體預(yù)處理步驟，對基體的表面進(jìn)行打磨清洗處理。

進(jìn)一步地，在步驟1)中所制備織構(gòu)化圖案為溝槽形、六邊形和正方形中的任一者或任意兩者的組合或三者的組合。

進(jìn)一步地，在步驟1)中，所用基體為不銹鋼。

進(jìn)一步地，步驟2)中所述噴涂工藝參數(shù)為：對于溝槽形和正方形織構(gòu)圖案，激光功率為14W，掃面速度為600mm/s，頻率為20HZ，加工次數(shù)為2次；對于六邊形織構(gòu)圖案，激光功率為12W，掃面速度為4000mm/s，頻率為20HZ，加工次數(shù)為1次。

進(jìn)一步地，所得到的織構(gòu)化圖案加工深度為60微米。

進(jìn)一步地，在步驟3)中所選用的涂層為NiCrBSi陶瓷涂層，通過超音速等離子噴涂得到厚度為500微米左右的噴涂涂層，其中NiCrBSi粉末的粒度為50-60微米。

本發(fā)明還提供一種基于織構(gòu)形狀提高涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法，包括基體、在所述基體上制備形成的至少一種圖案的織構(gòu)化圖案，和在所述織構(gòu)化圖案上噴涂形成的涂層。

優(yōu)選地，所述織構(gòu)化圖案為六邊形、溝槽形和六邊形中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述基體為不銹鋼，所述涂層為NiCrBSi陶瓷涂層。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供的方法通過改變織構(gòu)化圖案形狀來改變噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度，其噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度能夠隨著織構(gòu)圖案形狀的變化而變化，與現(xiàn)有的織構(gòu)化提高涂層強(qiáng)度的方法相比較，優(yōu)化了織構(gòu)化圖案參數(shù)；本發(fā)明使用激光織構(gòu)化方法通過控制激光過程的參數(shù)在基體表面得到了一定尺寸及密度的規(guī)則排列的織構(gòu)化幾何圖案。其作為噴涂前處理過程，提高了涂層與基體的結(jié)合力，便于將其應(yīng)用到工程實(shí)踐領(lǐng)域，以延長噴涂涂層的服役壽命。

附圖說明

圖1-1為實(shí)施例一中溝槽形織構(gòu)圖案的形態(tài)示意圖；

圖1-2為實(shí)施例一中溝槽形織構(gòu)圖案的結(jié)合強(qiáng)度示意圖；

圖2-1為實(shí)施例二中正方形織構(gòu)圖案的形態(tài)示意圖；

圖2-2為實(shí)施例二中正方形織構(gòu)圖案的結(jié)合強(qiáng)度示意圖；

圖3-1為實(shí)施例三中六邊形織構(gòu)圖案的形態(tài)示意圖；

圖3-2為實(shí)施例三中六邊形織構(gòu)圖案的結(jié)合強(qiáng)度示意圖。

圖4為織構(gòu)化圖案密度對結(jié)合強(qiáng)度的影響測試結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式