CN111778469A - 一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，属于热喷涂技术领域。采用细粒径、低压力吹砂工艺，吹砂后对表面进行高压水清洁和二氧化碳二次清洁干燥处理，可得到无砂粒镶嵌、界面污染＜2％的清洁待喷涂表面，有效提高了钛合金、铝合金、镁合金等轻合金基材零件特别是环形薄壁件内表面等离子喷涂涂层的结合强度，降低了零件变形量。本发明所制备涂层的结合强度比现有技术提高了50％～100％，具有更高的可靠性和使用寿命，适合进行批量生产。

Description

一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法
技术领域
本发明属于热喷涂技术领域，涉及一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，特别是一种提高轻合金薄壁件内表面等离子喷涂涂层结合强度的方法。
背景技术
铝合金、钛合金、镁合金等轻合金是航空工业广泛使用的结构材料，化学性质活泼，表面硬度低，很容易产生腐蚀、磨损，在使用前需要进行表面防护处理。热喷涂因工艺种类多、选材广泛、零件形状适应性强、涂层厚度和基体受热程度可控，已成为轻合金零件表面防护涂层制备技术的发展趋势。轻合金表面热喷涂防护涂层主要有耐磨涂层、防腐涂层、隔热涂层、封严涂层、防钛火涂层等，涂层制备工艺通常包括喷涂前预处理、涂层制备、涂层后处理三个步骤。
研究表明轻合金表面热喷涂防护涂层失效的主要原因为涂层剥落，其主要原因是：(1)轻合金表面化学性质活泼，喷涂前粗化之后待喷涂表面迅速发生氧化，使得涂层无法与基材表面形成高强度的机械结合；(2)轻合金硬度较低，喷涂前粗化工艺极易造成砂粒镶嵌，成为涂层中的应力集中点和裂纹源，造成开裂脱落失效。
研究表明对于给定的涂层材料，热喷涂防护涂层的防护性能及使用寿命与其结合强度有直接关系。但由于轻合金的表面特性，所制备涂层的结合强度只有铁基、镍基材料表面同种涂层结合强度的50％左右，薄壁件内孔涂层甚至不足30％，使得轻合金薄壁件内表面等离子喷涂涂层的成品率和可靠性很低。由于轻合金熔点较低，难以通过后续热处理的方法进一步提高涂层结合强度。
人们迫切需要一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，提升轻合金零件表面热喷涂涂层的防护性能及使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，主要应用但不限于各种轻合金零件，特别是轻合金薄壁环形件内孔等离子喷涂涂层的制备，所制备涂层的结合强度比通常状态下提高了50％～100％，具有更高的可靠性和使用寿命，适合进行批量生产。本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，包括以下步骤：
(1)将零件放入超声波清洗机内，使用有机溶剂作为清洗剂，进行超声波清洗除油；
(2)零件取出后使用洁净压缩空气吹干，采用吹砂专用防护胶带对零件无涂层区域进行保护；
(3)采用细粒径、低压力吹砂工艺对零件喷涂区域进行表面粗化处理，吹砂后去除吹砂防护胶带；
(4)采用高压水对吹砂表面进行冲洗清洁处理；
(5)采用高压二氧化碳气流对吹砂表面及零件其他区域进行二次清洁干燥处理；
(6)转入喷涂工序。
发明人经过不断探索发现，待喷涂轻合金零件表面的洁净度对热喷涂涂层的结合强度有重要影响，通过创造性地使用高压二氧化碳气流对吹砂表面及零件其他区域进行二次清洁干燥处理，显著提升了待喷涂轻合金零件表面的洁净度，最终使涂层的结合强度比通常状态下提高了50％～100％，具有更高的可靠性和使用寿命。
在一些具体实施方案中，步骤(1)所述有机溶剂为乙醇或丙酮。
在一些具体实施方案中，步骤(1)超声波清洗除油的具体工艺参数为：超声频率30～40kHz，功率密度0.6～0.8W/cm2，清洗温度25～50℃，清洗时间15～30min。
在一些具体实施方案中，步骤(3)所述细粒径、低压力吹砂工艺具体为：采用50～150目白刚玉砂，采用多轴机械手或手工夹持的压入式吹砂枪吹砂，枪管直径6～10mm、吹砂压力0.1～0.4MPa、吹砂角度60～80°、吹砂距离140～170mm，吹砂后表面粗糙度4～10μm。
在一些具体实施方案中，步骤(4)具体工艺参数为：水压20～50MPa，脉冲频率5～15kHz，冲洗距离10～30mm，冲洗清洁后吹砂表面的界面污染＜5％。
在一些具体实施方案中，步骤(5)具体工艺参数为：采用含二氧化碳气体或干冰的高压压缩空气流对零件表面进行快速清洁干燥处理，二氧化碳气体或干冰的质量分数为50％～80％，清洁干燥后吹砂表面的界面污染＜2％。
本发明提供的一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，表实现了将轻合金零件表面特别是薄壁环形件内表面，热喷涂涂层结合强度提高50％～100％的目的。相对于传统的喷涂前预处理，该方法获得的清洁表面，使得后续制备的热喷涂涂层的可靠性和使用寿命均有较大幅度提高。
具体实施方式
以下用实施例和对比例对本发明做进一步说明。
实施例1:航空发动机压气机对半机匣内壁封严涂层制备(TC4钛合金基材)
步骤1，将机匣组件放入超声波清洗机内，使用酒精作为清洗剂，进行超声波清洗除油，超声频率40kHz，功率密度0.8W/cm2，清洗温度50℃，清洗时间15min。
步骤2，机匣组件取出后使用压缩空气吹干，采用吹砂防护胶带对无涂层区域进行保护。
步骤3，采用细粒径、低压力吹砂工艺对机匣喷涂区域进行表面粗化处理，采用50目电熔破碎白刚玉砂，采用多轴机械手夹持的压入式吹砂枪，10mm枪管直径，0.3MPa吹砂压力，80°吹砂角度，140mm吹砂距离，吹砂后表面粗糙度6～8μm，吹砂完成后去除吹砂防护胶带。
步骤4，采用高压水对吹砂表面进行冲洗清洁处理，水压20MPa，脉冲频率5kHz，清洗距离30mm。
步骤5，采用含二氧化碳(颗粒)的高压压缩空气流对零件表面进行快速清洁干燥处理，二氧化碳(颗粒)质量分数60％，气体输入压力1.2MPa，移动速度10mm/s，零件转速80rpm，清洁1遍。
步骤6，采用等离子喷涂防护胶带对无涂层区域进行保护，依次进行NiAl粘结底层、AlSi/PHB封严涂层面层喷涂。
经检测，喷涂后挂片涂层结合强度如下表所示。
涂层挂片 1 2 3 4 5 平均
结合强度(MPa) 13.49 14.20 12.68 15.17 13.95 13.90
对比例1：航空发动机压气机对半机匣内壁封严涂层制备(TC4钛合金基材)
步骤1，将机匣组件放入超声波清洗机内，使用酒精作为清洗剂，进行超声波清洗除油，超声频率40kHz，功率密度0.8W/cm2，清洗温度50℃，清洗时间15min。
步骤2，机匣组件取出后使用压缩空气吹干，采用吹砂防护胶带对无涂层区域进行保护。
步骤3，采用常规粒径、正常压力吹砂工艺对机匣喷涂区域进行表面粗化处理，采用22目电熔破碎白刚玉砂，采用多轴机械手夹持的压入式吹砂枪，12mm枪管直径，0.8MPa吹砂压力，80°吹砂角度，200mm吹砂距离，吹砂后表面粗糙度8～12μm，吹砂完成后去除吹砂防护胶带。
步骤4，采用高压洁净压缩空气对吹砂表面进行清洁处理，空气压力1.1MPa。
步骤5，采用等离子喷涂防护胶带对无涂层区域进行保护，依次进行NiAl粘结底层、AlSi/PHB封严涂层面层喷涂。
经检测，喷涂后挂片涂层结合强度如下表所示。
涂层挂片 1 2 3 4 5 平均
结合强度(MPa) 8.05 8.66 9.27 7.84 8.71 8.51
对比实施例1和对比例1可以看出，采用本发明提供的一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，实施例1的涂层结合强度平均值达到13.90MPa，是对比例1的涂层结合强度平均值(8.51MPa)的163.39％。
实施例2:直升机附件机匣冷喷涂修复涂层制备(ZM5镁合金基材)
步骤1，将机匣放入超声波清洗机内，使用酒精作为清洗剂，进行超声波清洗除油，超声频率30kHz，功率密度0.8W/cm2，清洗温度50℃，清洗时间30min。
步骤2，机匣取出后使用压缩空气吹干，采用吹砂防护胶带对零件无涂层区域进行保护。
步骤3，采用细粒径、低压力吹砂工艺对零件喷涂区域进行表面粗化处理，采用100目电熔破碎白刚玉砂，采用多轴机械手(也可采用手工)夹持的压入式吹砂枪，10mm枪管直径，0.2MPa吹砂压力，70°吹砂角度，160mm吹砂距离，吹砂后表面粗糙度4～6μm，吹砂完成后去除防护胶带。
步骤4，采用高压水对吹砂表面进行冲洗清洁处理，水压30MPa，脉冲频率15kHz，清洗距离10mm。
步骤5，采用含二氧化碳(干冰)的高压压缩空气流对零件表面进行快速清洁干燥处理，二氧化碳(干冰)质量分数80％，气体输入压力1.5MPa，移动速度8mm/s，步距15mm，清洁1遍。
步骤6，采用工装对无涂层区域进行保护，进行6061铝合金你涂层冷喷涂制备。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将零件放入超声波清洗机内，使用有机溶剂作为清洗剂，进行超声波清洗除油；
(2)零件取出后使用洁净压缩空气吹干，采用吹砂专用防护胶带对零件无涂层区域进行保护；
(3)采用细粒径、低压力吹砂工艺对零件喷涂区域进行表面粗化处理，吹砂后去除吹砂防护胶带；
(4)采用高压水对吹砂表面进行冲洗清洁处理；
(5)采用高压二氧化碳气流对吹砂表面及零件其他区域进行二次清洁干燥处理；
(6)转入喷涂工序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述有机溶剂为乙醇或丙酮。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)超声波清洗除油的具体工艺参数为：超声频率30～40kHz，功率密度0.6～0.8W/cm2，清洗温度25～50℃，清洗时间15～30min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述细粒径、低压力吹砂工艺具体为：采用50～150目白刚玉砂，采用多轴机械手或手工夹持的压入式吹砂枪吹砂，枪管直径6～10mm、吹砂压力0.1～0.4MPa、吹砂角度60～80°、吹砂距离140～170mm，吹砂后表面粗糙度4～10μm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)具体工艺参数为：水压20～50MPa，脉冲频率5～15kHz，冲洗距离10～30mm，冲洗清洁后吹砂表面的界面污染＜5％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)具体工艺参数为：采用含二氧化碳气体或干冰的高压压缩空气流对零件表面进行快速清洁干燥处理，二氧化碳气体或干冰的质量分数为50％～80％，清洁干燥后吹砂表面的界面污染＜2％。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112474241A (zh) * 2020-11-20 2021-03-12 郑州飞机装备有限责任公司 一种提高钛合金零件表面漆层耐环境性能的方法
CN112593226A (zh) * 2020-12-07 2021-04-02 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种提高光纤传感器喷涂安装中涂层结合强度的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007051186A (ja) * 2005-08-16 2007-03-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 二酸化炭素を使用した表面処理法
CN105107795A (zh) * 2015-07-29 2015-12-02 山西金鼎高宝钻探有限责任公司 一种干冰清洗电器件和精密液压件表面的方法
CN107345291A (zh) * 2016-12-20 2017-11-14 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种喷涂预处理方法
CN108754390A (zh) * 2018-06-19 2018-11-06 北京矿冶科技集团有限公司 熔炼放射性金属用小口径石墨坩埚防护涂层的制备方法
CN108977864A (zh) * 2018-07-27 2018-12-11 芜湖通潮精密机械股份有限公司 一种提高刻蚀机台上电极使用寿命的工艺方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007051186A (ja) * 2005-08-16 2007-03-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 二酸化炭素を使用した表面処理法
CN105107795A (zh) * 2015-07-29 2015-12-02 山西金鼎高宝钻探有限责任公司 一种干冰清洗电器件和精密液压件表面的方法
CN107345291A (zh) * 2016-12-20 2017-11-14 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种喷涂预处理方法
CN108754390A (zh) * 2018-06-19 2018-11-06 北京矿冶科技集团有限公司 熔炼放射性金属用小口径石墨坩埚防护涂层的制备方法
CN108977864A (zh) * 2018-07-27 2018-12-11 芜湖通潮精密机械股份有限公司 一种提高刻蚀机台上电极使用寿命的工艺方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112474241A (zh) * 2020-11-20 2021-03-12 郑州飞机装备有限责任公司 一种提高钛合金零件表面漆层耐环境性能的方法
CN112593226A (zh) * 2020-12-07 2021-04-02 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种提高光纤传感器喷涂安装中涂层结合强度的方法

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