一種用于高溫阻尼件表面的硬質高阻尼涂層制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及阻尼涂層的制備，特別是涉及一種用于高溫阻尼件表面的硬質高阻尼 涂層制備工藝。
【背景技術】
[0002] 動態(tài)系統的振動控制和噪聲抑制是目前航空、航天、艦船、軍工以及其它工業(yè)在設 計中極其希望達到的。過大的振動和噪聲可能引起結構毀壞、環(huán)境惡化并影響機載設備的 正常工作，影響作戰(zhàn)效能，甚至造成災難性的危害。多數情況下材料強度和阻尼性能是相 互矛盾的，事實上，目前航空發(fā)動機葉片常用材料如鋁合金、馬氏體不銹鋼、鈦合金以及其 它高溫合金由于過多的考慮了強度因素，其阻尼性能很差，阻尼性能Q 1往往小于或僅處于 10 3數量級。對于實際應用中的很多動態(tài)系統和葉片一樣，其強度、動靜態(tài)力學性能以及流 體動力特性都是必須考慮的，基于這些分析，我們在不影響基體結構的前提下，在結構的外 表面或內表面引入高阻尼硬質層來抑止這些結構的振動和噪聲。
[0003] 硬質涂層不會影響基體材料的力學性能和流體動力形狀設計；涂層可以遍及結構 的各個部位，這樣有助于抑制結構各處的動力響應；更為重要的是，涂層本身會帶入復合阻 尼結構(界面和空洞裂紋等缺陷)，利用涂層引入的復合結構提高結構的阻尼性能。
[0004] 現有的阻尼涂層一般為高分子材料，雖然阻尼性能得以顯著提高，但是不能承受 高溫。涂層厚度不能確定，太厚涂層內部缺陷太多，結合力差，不但不能充分發(fā)揮阻尼性能， 涂層的剝落導致工件表面磨損加劇，最終加劇工件的破壞。

【發(fā)明內容】

[0005] 為了解決上述現有技術存在的問題，本發(fā)明利用引入涂層復合結構提高結構的阻 尼性能，特別研發(fā)一種用于高溫阻尼件表面的硬質高阻尼涂層制備工藝。具體為采用低壓 等離子噴涂的方法在金屬基體上噴涂硬質涂層，優(yōu)化制備工藝來獲得高的綜合阻尼性能。 這種具有硬質高阻尼涂層的復合結構能夠在高溫苛刻的條件下使用，即滿足力學性能、耐 熱性，不但擁有高的阻尼，又能承受高溫腐蝕環(huán)境，適用于高溫運作的工件，適合葉片等動 態(tài)系統的使用。
[0006] 本發(fā)明采取的技術方案是：一種用于高溫阻尼件表面的硬質高阻尼涂層制備工 藝，其特征在于：采用低壓等離子噴涂方法制備阻尼涂層，其制備工藝有如下步驟： 步驟一.對工件表面進行除污處理； 步驟二.采用表面噴砂處理對工件表面進行粗化； 步驟三.對噴砂后的工件進行預熱； 步驟四.采用低壓等離子噴涂法對工件表面進行噴涂，涂層材料體系為：NiCr系高溫 合金涂層、FeCr系鐵磁性涂層和YSZ陶瓷涂層中的任意一種涂層； 步驟五.后續(xù)對涂層進行真空退火處理。
[0007] 本發(fā)明所產生的有益效果是：采用本工藝制備的涂層復合結構，不僅具有高的阻 尼性能，而且還擁有高的力學性能，能夠承受較大的應力，同時溫度適用范圍廣，這種阻尼 結構的阻尼性能要顯著高于其塊體阻尼材料。本發(fā)明的涂層均勻，與基體結合強度高，具有 實施費用低、操作簡便、成品率尚以及廣品綜合性能尚等特點。
[0008] 本發(fā)明的優(yōu)點在于： 1、該復合結構由涂層與基體組成，此涂層結構相較于有高阻尼性能的有色金屬如MnCu 合金、Ti合金具有較低的成本。同時相對于塊體的相同材料的阻尼性能顯著提高。
[0009]2、與高分子涂層材料相比具有高的材料強度、模量、耐高溫性能和耐蠕變性能。加 大了工件的溫度適用范圍。
[0010] 3、與采用阻尼結構、隔震的方法相比，涂層處理即保持了基體高的力學性能和流 體力學性能，又不會增加動態(tài)系統的質量，有利于機械儀器發(fā)展的日益精密化。
[0011] 4、涂層復合結構能提高系統的固有震動頻率，防止了對材料損害最大的共振帶來 的危害。
[0012] 5、該涂層的厚度即能保持了優(yōu)異的阻尼性能，避免了應力過大，結合狀態(tài)差。因此 具有較好的綜合性能。
【附圖說明】
[0013] 圖1為采用本發(fā)明制備的涂層復合結構阻尼性能Q 1的溫度效應對比曲線圖， 其中表示lCrl8Ni9Ti基體；▲表示NiCrAlY涂層；?表示FeCrMo涂層；★ 2抑2陶 瓷涂層。
【具體實施方式】
[0014] 以下對本發(fā)明作進一步詳盡描述： 1、先將工件以酒精為溶劑在超聲清洗儀中清洗，酒精溶劑濃度為9 5 %，清洗時間為 20-25min (-般為20min)，用酒精溶劑清除基體表面的油污。
[0015] 2、采用噴砂機對工件表面進行噴涂，噴砂粒度為250-320目；噴砂角度為垂直于 工件表面；噴砂壓力為0. 6-0. 7MPa (-般設定為0. 6MPa)。由于熱噴涂基體與涂層之間一 般為機械結合，對基體的工作層采用噴砂處理(也可以打磨處理)，有利于增大結合表面積， 增強基體與涂層的界面結合強度。
[0016] 3、對噴砂后的工件進行預熱的溫度為180-200°C(-般設定為190°C);預熱時間為 l-2mim (-般設定為1.5 mim)。由于工件與涂層之間熱膨脹系數存在差異，基體在熱噴涂 容易產生較大的熱應力，內應力的產生會導致涂層脫離剝落，結果不但不能增強阻尼性能， 反而造成零件損壞。為了防止內應力造成的危害，要進行預熱。
[0017] 4、采用等離子噴涂設備對工件表面進行噴涂，工藝參數設定為：電壓55_56kv ;電 流550-580A ;氬氣57-62 L/min ;氫氣18-22L/min ;送粉率20-30g/min。涂層的厚度為 0. 09-0. 15mm〇
[0018] 5、采用真空退火爐對涂層進行真空退火處理的溫度為650_750°C (-般設定為 700°C)，處理時間為90-120min (-般設定為100 min)，爐體自然冷卻至室溫。進行去應力 退火，減小涂層及基體組織轉變后殘余應力，促進基體與涂層之間的冶金結合。
[0019]實施例一：NiCr系高溫合金涂層中選擇NiCrAlY涂層，采用GP-80型等離子噴涂 設備在工件表面噴涂NiCrAlY涂層，合金成分所占NiCrAlY涂層質量百分比（wt%)為：Cr : 16 ;A1 :6 ;Y :0? 5 ;Ni :余量。電壓 55-60 V，電流 550-580 A，氬氣 60L/min，氫氣 20L/min，送 粉速率20 g/min。
[0020] 實施例二：FeCrMo系鐵磁性涂層中選擇FeCrMo涂層，采用GP-80型等離子噴涂設 備在工件表面噴涂FeCrMo涂層，合金成分所占FeCrMo涂層質量百分比（wt%)為：Cr :16 ; Mo :3 ;Fe :余量。電壓 58-60 V，電流 550-570 A，氬氣 60L/min，氫氣 20L/min，送粉速率 30 g