一种在航空发动机压气机叶片表面制备抗侵蚀涂层的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103409722A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103409722103409722A(43)申请公布日2013.11.27(21)申请号201310297826.4(22)申请日2013.07.15(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人彭徽周大朋郭洪波宫声凯(74)专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人姜荣丽(51)Int.Cl.C23C14/32(2006.01)C23C14/46(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图2页附图2页(54)发明名称一种在航空发动机压气机叶片表面制备抗侵蚀涂层的方法(57)摘要本发明公开了一种在航空发动机压气机叶片表面制备抗侵蚀涂层的方法，属于涂层制备技术领域。本发明采用空心阴极电子枪辅助电子束物理气相沉积，通过控制蒸发靶材成分、空心阴极电子枪电流、电子束蒸发电流、反应气体种类及流量，可在航空发动机压气机叶片表面制备抗侵蚀涂层。本发明所述的抗侵蚀防护涂层为MeX类型，其中Me可以为Ti、Cr、Zr、Y、Al、Si、V、B、Hf、Nb、Mo、稀土族元素或其组合，X可以为O、N、C或其组合。该抗侵蚀防护涂层可以沉积在不锈钢、钛合金等多种金属基体上，亦可作为刀具模具等需具有抗冲蚀磨损、抗冲刷腐蚀等性能的零部件表面防护涂层。CN103409722ACN1034972ACN103409722A权利要求书1/1页1.一种在航空发动机压气机叶片表面制备抗侵蚀涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，准备蒸发料棒，备用；第二步，准备基体材料，并将其安装在电子束物理气相沉积设备旋转基板架上；第三步，将待蒸发料棒放置在水冷铜坩埚中；第四步，对真空室进行抽真空，使真空室内压力低于5.0×10-3Pa；第五步，真空室通入Ar，将真空室压力控制在1～20Pa，设定旋转基板架转速为1～30rpm，基板施加-300～-2000V直流或占空比大于50%的脉冲偏压，空心阴极电子枪电流为100～500A，对基体进行Ar离子溅射清洗10～60min；第六步，关闭Ar，维持空心阴极电子枪电流与基板脉冲偏压，用电子束加热基板到100～600℃，逐渐升高电子束电流，控制电子束电流为1.4～1.8A，电子束电压为16～18KV，预热并蒸发料棒，控制蒸发料棒的上升速度为0.2～1.0mm/min，蒸发出的金属蒸汽被空心阴极电子枪电离，对基板进行金属离子溅射清洗10～20min；第七步，蒸发稳定后，开启空心阴极电子枪，引燃放电电弧，调整空心阴极放电电压为10～30V，空心阴极放电电流为100～500A；降低基板偏压至-20～-300V直流或占空比大于50%的脉冲偏压，保持蒸发稳定，在基体上沉积0.5～10μm金属过渡层；第八步，通入反应气体，将真空室压力维持在8×10-3～1×10-1Pa，在基体表面开始反应沉积防护涂层，涂层厚度为3～30μm；第九步，关闭电子束物理气相沉积设备，取出沉积完毕基体材料，得到所需要的抗侵蚀防护涂层。2.根据权利要求1所述的一种在航空发动机压气机叶片表面制备抗侵蚀涂层的方法，其特征在于：所述的反应气体可以是氧气、氮气、乙炔或其组合。3.根据权利要求1所述的一种在航空发动机压气机叶片表面制备抗侵蚀涂层的方法，其特征在于：所述的基体为不锈钢或钛合金。4.一种航空发动机压气机叶片表面抗侵蚀涂层，其特征在于：所述的抗侵蚀防护涂层为MeX类型，其中Me为Ti、Cr、Zr、Y、Al、Si、V、B、Hf、Nb、Mo、稀土族元素或其组合，X可以为O、N、C或其组合。5.根据权利要求4所述的一种航空发动机压气机叶片表面抗侵蚀涂层，其特征在于：所述的抗侵蚀防护涂层为TiAlN涂层、TiAlCrYN涂层或者TiAlN+Al2O3涂层。2CN103409722A说明书1/5页一种在航空发动机压气机叶片表面制备抗侵蚀涂层的方法技术领域[0001]本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种航空发动机压气机叶片表面防护涂层的制备方法。背景技术[0002]航空发动机在服役过程中，压气机叶片受到外部环境的严重侵蚀，主要体现在：低空大气中存在的大量尘埃和砂砾会在强大进气流的作用下磨损发动机压气机叶片，造成叶片前缘冲蚀，降低压气机的工作效率，导致发动机推力下降，寿命降低；在近海洋服役环境下，压气机叶片工作在温度高、盐雾重的环境里，海洋大气中的含盐粒子沉积在叶片表面，产生吸湿潮解作用，使金属表面液膜的电导增大，加上氯离子本身具有很强的腐蚀性，加速了压气机叶片的电化学腐蚀。当冲蚀和腐蚀共存发生交互作用时，会进一步加剧压气机叶片的侵蚀，甚至造成灾难性的后果。[0003]如何解决航空发动机