[發明專利]低壓等離子噴涂基體表征溫度的方法

在審

• 申請號: 201911249216.0
• 申請日: 2019-12-09
• 公開（公告）號: CN111024259A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 楊建榮
• 申請（專利權）人: 楊建榮
• 主分類號: G01K11/12
• 分類號: G01K11/12;C23C4/134;C23C4/08
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• 代理人: 暫無信息

低壓等離子噴涂基體表征溫度的方法，采用純鐵粉作為低壓等離子噴涂過程中基體溫度表征材料，在低壓噴涂過程中對于異形工件，由于存在陰影效應，涂層表面溫度不一，其導致基體表面沉積的涂層結構存在差異，通過在異形工件基體表面沉積純鐵涂層，通過純鐵涂層顯示的顏色差別來判別基體表面的溫度以及基體表面區域溫度的差異，以為工業生產獲得結構均勻涂層提供解決方案，本基體溫度表征方法操作簡單方便，成本低，能較為準確反映基體表面溫度以及基體表面區域溫度差異。

技術領域

本發明涉及一種低壓等離子噴涂基體表征溫度的方法。

背景技術

在過去的50 年中, 航空發動機葉片取得了長足發展, 這首先得益于高溫合金服役溫度的提高, 其次歸功于熱障涂層(TBCs)的發展, 使得葉片能在更高的溫度下工作。推重比為10 的發動機渦輪進口溫度(TIT) 為 1580℃, 未來推重比為 12～15 的發動機將達到1800℃。目前高溫合金使用溫度低于1150 ℃, 高溫熱障涂層可隔熱 100～200℃, 高效氣冷技術可降低 400～500℃, 需要聯合使用后兩種技術才能滿足未來發動機的使用要求。熱障涂層作為發動機葉片技術的三大關鍵技術之一, 獲得高隔熱、長壽命熱障涂層一直是研究關注的目標, 積極探索新型熱障涂層制備技術是實現目標的必走之路。大氣等離子噴涂(APS)和電子束–物理氣相沉積(EB-PVD) TBCs 已在工業上得到了廣泛應用。APSTBCs具有低熱導率和高沉積率, 而EB-PVD 相對于APS-TBCs 具有良好的損傷容限和抗熱震性, 但涂層熱導率高、沉積速率低。基于等離子噴涂的等離子噴涂–物理氣相沉積(PS-PVD)技術融合了APS 和EB-PVD 的優點, 可制備熱導率低、抗熱震性好的熱障涂層, 且通過工藝調整能制備層狀、柱狀或混合狀結構涂層, 涂層制備效率高、成本低。PS-PVD 已成為制備未來先進發動機熱障涂層的最有前景的技術之一。

基于等離子噴涂技術的低壓等離子噴涂（PS-PVD, Plasma Spray-PhysicalVapor Deposition）真空等離子噴涂（又叫低壓等離子噴涂），真空等離子噴涂是在氣氛可控的，4～40Kpa的密封室內進行噴涂的技術。受到學術界及工業界的廣泛關注，它可融合APS和EB-PVD的優點制備熱障涂層，其孔隙率最高可達50～60%，熱導率低至0.5W/mk且涂層抗熱震性、抗氧化性均超過傳統制備技術。隨著航空發動機向高推比、高效率發展，熱障涂層的服役環境變得越加苛刻，PS-PVD作為一種先進涂層制備技術，為滿足未來熱障涂層需求提供一種可能。PS-PVD制備技術，是在一個低壓受控的環境中沉積涂層，粉末通過載氣內送粉到噴槍，粉末在噴槍內及噴槍前端等離子焰流中受熱熔融、氣化，在不同的焰流位置可實現氣、液、固多相沉積，在不同的基體溫度下能獲得不同結構的熱障涂層如層狀、柱狀、混柱狀等。

PS-PVD技術相比于APS和LPPS，它的噴槍功率較高(額定功率180kW)且在較低壓力(50～1300Pa)下工作。傳統熱噴涂一般以熔融或半熔融粉末粒子進行沉積涂層，而PS-PVD則可以以氣態沉積，當粉末以氣態沉積時涂層為柱狀結構。PS-PVD與EB-PVD均可實現氣態沉積，沉積時因原子、離子或分子在基體表面以島狀形式形核生長，因此涂層呈柱狀結構，在平行于基體方向上由于柱狀間的相互作用而出現不同尺寸間隙。沉積過程中，氣化涂層材料的原子、離子或分子到達基體前主要的運動方向是與基體垂直，因此它與旋轉的基體之間形成沉積“陰影效應”最終導致柱狀晶內形成多孔結構。原子、離子或分子接觸基體前速度越大則柱狀內孔隙越多，沉積前PS-PVD的氣相粒子速度和數量遠大于EB-PVD，因此涂層呈羽毛柱狀結構且涂層孔隙率和沉積速率均高于EB-PVD涂層。