[發(fā)明專(zhuān)利]一種形成于金屬部件表面的阻尼涂層及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711342671.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108085643A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜廣煜;巴德純;李國(guó)浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/08
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/08;C23C14/30
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國(guó)勝

本發(fā)明屬于金屬材料表面涂層領(lǐng)域，尤其涉及一種形成于金屬部件表面的阻尼涂層及其制備方法。本發(fā)明的阻尼涂層由均勻混合的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯和氧化釔沉積于金屬部件的表面形成；制備方法，包括步驟：1)阻尼材料配制：將質(zhì)量百分含量為85％?92％的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)和質(zhì)量百分含量為8％?15％的氧化釔混合均勻配置成阻尼涂料，2)阻尼涂層：采用物理氣相沉積的方法在金屬部件表面上進(jìn)行阻尼涂層。采用本發(fā)明制備出的阻尼涂層具有強(qiáng)度高、不易老化、不易開(kāi)裂和不易剝落的特點(diǎn)，同時(shí)，具有該阻尼涂層的金屬部件的動(dòng)剛度增大、抗震能力增強(qiáng)并且可有效地降低金屬部件的振動(dòng)水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料表面涂層領(lǐng)域，尤其涉及一種形成于金屬部件表面的阻尼涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)機(jī)械不斷向高轉(zhuǎn)速、高溫、高壓方向發(fā)展，其零部件，特別是如航空發(fā)動(dòng)機(jī)各類(lèi)金屬葉片由振動(dòng)引起的疲勞故障越來(lái)越多，成為目前亟待解決的重要技術(shù)難題。由于此類(lèi)機(jī)械結(jié)構(gòu)在修改結(jié)構(gòu)或減輕外激勵(lì)等方面受到限制，如何進(jìn)行有效的振動(dòng)抑制、降低振動(dòng)水平和減少振動(dòng)損傷故障發(fā)生的可能性成為急需研究解決的問(wèn)題。

作為界面阻尼的一種主要方法利用涂層阻尼的被動(dòng)減振方法來(lái)降低振動(dòng)水平逐漸引起人們的關(guān)注。其實(shí)阻尼就是材料本身對(duì)能量的吸收和耗散作用，在涂層阻尼技術(shù)中不論哪種阻尼涂層都是圍繞如何把受激振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能(如熱能、變形能等)而使系統(tǒng)盡快恢復(fù)到受激前的狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)減振目的現(xiàn)有技術(shù)是通過(guò)在零部件表面粘貼橡膠或涂覆其它粘彈性材料，利用這些有機(jī)樹(shù)脂高分子聚合物材料的阻尼特性。但目前這些涂料的環(huán)境穩(wěn)定性差，使用溫度范圍窄，強(qiáng)度低，易老化、開(kāi)裂和剝落，同時(shí)這類(lèi)材料也存在著有毒、易燃、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，因此嚴(yán)重影響了其性能的發(fā)揮和在實(shí)際零部件上的應(yīng)用。

這就促使針對(duì)硬質(zhì)涂層阻尼特性的研究逐漸被人們所關(guān)注。對(duì)于大部分陶瓷和金屬類(lèi)硬質(zhì)涂層的阻尼性能的解釋是涂層的阻尼能力來(lái)源于涂層的內(nèi)摩擦和其他微觀機(jī)制。因此采用硬質(zhì)涂層可以有效的解決上述問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片等薄壁構(gòu)件氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(簡(jiǎn)稱(chēng)為YSZ)涂層的研究多是集中于抗高溫、抗熱蝕的熱障陶瓷涂層的研究，對(duì)于阻尼涂層的研究則非常少。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了解決傳統(tǒng)有機(jī)樹(shù)脂高分子聚合物材料作為阻尼涂料的強(qiáng)度低、易老化、易開(kāi)裂和易剝落的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種形成于金屬部件表面的阻尼涂層及其制備方法。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種形成于金屬部件表面的阻尼涂層，所述阻尼涂層的材料包括均勻混合的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯和氧化釔，其中所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯的質(zhì)量百分含量為85％-92％，所述氧化釔的質(zhì)量百分含量為8％-15％；所述均勻混合的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯和氧化釔沉積形成于金屬部件表面。

進(jìn)一步的，所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯的氧化釔質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％。

更進(jìn)一步的，所述金屬部件表面上的阻尼涂層厚度為15-30μm。

一種金屬部件表面阻尼涂層的制備方法，所述阻尼涂層制備包括以下步驟：

1)阻尼材料配制：將所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯和所述氧化釔混合均勻；所述氧化釔穩(wěn)定氧化鋯的質(zhì)量百分含量為85％-92％，所述氧化釔的質(zhì)量百分含量為8％-15％；

2)阻尼涂層：采用物理氣相沉積的方法在金屬部件表面上進(jìn)行阻尼涂層。

進(jìn)一步的，步驟2)中所述阻尼涂層在電子束蒸發(fā)裝置中進(jìn)行。

更進(jìn)一步的，電子束蒸發(fā)裝置的本底真空度不大于1×10-4Pa；所述機(jī)械葉片的基底加熱溫度500℃；蒸發(fā)束電流200-500mA；沉積時(shí)間為15-30min。