本發(fā)明涉及一種提高鋁硅聚苯酯涂層結合性能的方法，屬于表面防護技術領域。

背景技術：

鋁硅聚苯酯涂層是應用于航空發(fā)動機低壓/中壓壓氣機機匣部位的封嚴涂層，在工作過程中，該涂層需要較低的硬度，以保證轉子葉片不受損傷；同時又要保持足夠的結合強度，以防止高速刮削過程中的塊狀脫落。由于涂層的硬度和結合強度具有正相關性，因此，鋁硅聚苯酯涂層同時具備較低的硬度和較好的結合強度是一組矛盾的需求。為了解決上述矛盾，研究人員在優(yōu)化粉末成分、噴涂工藝等方面做了大量的研究工作，得到了綜合性能適中的鋁硅聚苯酯涂層。但是，以上研究均是通過犧牲矛盾雙方彼此的性能為途徑，導致無法發(fā)揮出鋁硅聚苯酯涂層的最大功效。

為了保證鋁硅聚苯酯涂層具有較低的硬度，同時不犧牲其結合強度，本發(fā)明從優(yōu)化鋁硅聚苯酯涂層與基體之間的界面結構入手，通過設計不同界面結構的基體試樣，并利用金相顯微鏡及拉伸試驗機研究涂層與基體結合邊的最佳傾角。最終實現(xiàn)在保證鋁硅聚苯酯涂層具有較低硬度的同時，提高其與基體的結合性能。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高鋁硅聚苯酯涂層結合性能的方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的提高鋁硅聚苯酯涂層結合性能的方法包括按順序進行的下列步驟：

(a)以氦氣為主氣，以氬氣為送粉氣和輔氣；

(b)噴涂過程中氦氣壓力為60psi，氬氣壓力為40psi，氬氣壓力為80psi，噴涂距離為120mm，噴涂速度為250mm/s；

(c)控制噴涂次數(shù)，使得涂層厚度在1000-1200μm。

優(yōu)化后縱截面上涂層側邊與水平邊延長線之間的夾角α為30°。

本發(fā)明的優(yōu)點：

在保證鋁硅聚苯酯涂層具有較低硬度的同時，提高其與基體的結合性能。

附圖說明

圖1所示為鋁硅聚苯酯涂層與基體試樣之間縱截面的界面結構設計示意圖。

圖2為新型界面結構的拉伸試樣及拉伸配副示意圖。

圖3(a)-圖(c)為界面傾角α分別為90°、60°和30°時，鋁硅聚苯酯涂層與基體試樣界面處的微觀組織結構。

圖4所示為界面傾角α分別為90°、60°和30°時，鋁硅聚苯酯涂層的拉伸力—位移曲線。

具體實施方式

(1)涂層與基體界面結構設計

圖1所示為鋁硅聚苯酯涂層與基體試樣之間縱截面的界面結構設計示意圖，其中，黑色部分表示為鋁硅聚苯酯涂層，灰色部分表示為基體試樣，涂層厚度為d，涂層底面直徑為φ。定義縱截面上涂層側邊與水平邊延長線之間的夾角為界面傾角α，圖1中界面傾角α1為90°，α2為60°，α3為30°。

(2)新型拉伸試樣的設計與計算

圖2為新型界面結構的拉伸試樣及拉伸配副示意圖，其中，拉伸試樣為具有新型界面結構的涂層試樣，涂層底面直徑和拉伸配副的粘接面直徑均為φ。

當涂層厚度d均為1mm，界面傾角α分別為90°、60°和30°時，涂層在拉伸過程中的實際受力面積分別為π·φ²/4，π·(φ+0.58)²/4和π·(φ+1.73)²/4。設α為90°時涂層單位面積上承受的最大正拉力為f0，當α為60°和30°時，涂層單位面積上承受的最大正拉力分別為f0·(φ+0.58)²/φ²和f0·(φ+1.73)²/φ²。當φ均為25.4mm時，則在理論上，與α為90°時涂層相比，α為60°和30°時涂層單位面積上的最大正拉力(結合強度)分別提高了4.7％和14.1％。上述計算結果表明，隨著界面傾角的減小，涂層的結合強度將逐漸增加。

(3)金相檢測

利用imager.a1m蔡司金相顯微鏡對不同界面結構的涂層進行金相觀察和分析。

(4)結合性能檢測

利用instron5982拉伸試驗機進行不同界面結構涂層的結合性能試驗。

圖3(a)-圖(c)為界面傾角α分別為90°、60°和30°時，鋁硅聚苯酯涂層與基體試樣界面處的微觀組織結構。從圖2(a)中可以看出，當界面傾角α為90°時，涂層與基體側面的界面之間發(fā)生了明顯的不連續(xù)，脫離范圍為0.276～0.476mm。從圖2(b)中可以看出，當界面傾角α為60°時，涂層與基體側面的界面之間沒有發(fā)生脫離，但是該處鎳鋁底層厚度明顯減薄且厚度不均勻。從圖2(c)中可以看出，當界面傾角α為30°時，涂層與基體側面的界面之間結合良好且鎳鋁底層分布比較均勻。該結果表明，界面傾角的減小有利于提高涂層與基體側面界面之間結合性能。

圖3所示為界面傾角α分別為90°、60°和30°時，鋁硅聚苯酯涂層的拉伸力—位移曲線(每個界面傾角取5組試樣)。從圖3中可以看出，隨著界面傾角的減小，涂層斷裂前的最大拉伸力逐漸增加。

表1為界面傾角α分別為90°、60°和30°時，鋁硅聚苯酯涂層的結合強度統(tǒng)計結果。從表1中可以看出，α為90°、60°和30°時，鋁硅聚苯酯涂層的結合強度分別為5.57mpa、5.76mpa和6.21mpa。該結果表明，隨著界面傾角的減小，鋁硅聚苯酯涂層的結合強度逐漸增加，與α為90°時涂層相比，α為60°和30°時涂層的結合強度分別提高了4.16％和12.29％。

表1不同界面傾角涂層的結合強度

技術特征：

技術總結
一種提高鋁硅聚苯酯涂層結合性能的方法。其包括按順序進行的下列步驟：(a)以氦氣為主氣，以氬氣為送粉氣和輔氣；(b)噴涂過程中氦氣壓力為60psi，氬氣壓力為40psi，氬氣壓力為80psi，噴涂距離為120mm，噴涂速度為250mm/s；(c)控制噴涂次數(shù)，使得涂層厚度在1000?1200μm。本發(fā)明的優(yōu)點：在保證鋁硅聚苯酯涂層具有較低硬度的同時，提高其與基體的結合性能。

技術研發(fā)人員：王志平;丁坤英;程濤濤;劉延寬;路鵬程
受保護的技術使用者：中國民航大學
技術研發(fā)日：2017.04.25
技術公布日：2017.09.12