一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111945118A(43)申请公布日2020.11.17(21)申请号202010944610.2(22)申请日2020.09.10(71)申请人中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司地址110043辽宁省沈阳市大东区东塔街6号(72)发明人程玉贤李春生姚惠张艺馨李想彭新(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人李运萍(51)Int.Cl.C23C14/32(2006.01)C23C14/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法(57)摘要一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法，所属防护涂层领域，方法包括靶材安装、表面去油处理、安装涂层工件、涂敷TiN底层、涂镀TiAlSiN面层。本发明采用纯Ti靶材和TiAlSi靶材进行真空电弧镀双层涂层，实现一炉成型，得到TiN/TiAlSiN双层涂层结构，以实现较好的服役性能。本发明涂层应用于钛合金压气机叶片，可以显著提高叶片的抗冲蚀性能，防止变形，有效提高服役寿命和可靠性，服役寿命比现有技术提高20％；制备方法操作简单方便，生产效率可提高20％以上，具有良好的可实现性。CN111945118ACN111945118A权利要求书1/1页1.一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将纯Ti靶材和TiAlSi靶材安装于真空电弧镀中；步骤2：将钛合金压气机叶片进行表面抛光，使钛合金压气机叶片表面粗糙度Ra＜0.8μm；步骤3：将钛合金压气机叶片浸在有机溶剂中超声清洗，表面去油处理，然后烘干；步骤4：将清理后的钛合金压气机叶片置于真空电弧镀的真空室的样品架上，位置正对Ti靶材，开启样品架自转，带动钛合金压气机叶片自转；然后抽真空；步骤5：当真空度至9×10-3时，同时开启真空电弧镀的主加热器和副加热器，将钛合金压气机叶片加热至200～230℃；步骤6：当真空度至6×10-3时，开启真空电弧镀的偏压电源，并调节偏压至-800±10V，然后通入氩气，在-800±10V偏压下，离子轰击清洗钛合金压气机叶片3～5min，除去钛合金压气机叶片表面的氧化物和污染物，然后关闭氩气阀；步骤7：向真空室内通入氮气，并调节压强为2.0±0.2Pa，然后开启纯Ti靶材弧电流，调节弧电流至70±3A，并调节偏压至-600±10V，占空比20±3％；纯Ti靶材蒸发粒子，蒸发粒子运动并沉积覆盖到自转的钛合金压气机叶片表面，进行涂层沉积，涂层沉积时，真空室背底真空度≤7×10-3Pa，涂层沉积10～15min后关闭纯Ti靶材弧电流，完成TiN层的镀层；步骤8：将钛合金压气机叶片旋转至正对TiAlSi靶材，开启TiAlSi靶材弧电流，调节弧电流至70±3A，并调节偏压至-450±10V，占空比20±3％；TiAlSi靶材蒸发粒子，蒸发粒子运动并沉积覆盖到自转的钛合金压气机叶片表面，进行涂层沉积，涂层沉积时，真空室背底真空度≤7×10-3Pa，涂层沉积100～120min后关闭TiAlSi靶材弧电流；关闭靶弧电源和偏压电源，最后关闭氮气阀，完成TiAlSiN层的镀层；步骤9：保持真空室的真空度≤5×10-3Pa，钛合金压气机叶片冷却至100℃以下，最后取出钛合金压气机叶片，完成涂层制备。2.根据权利要求1所述的一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述纯Ti靶材的质量分数纯度＞99.9％。3.根据权利要求1所述的一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述TiAlSi靶材的元素质量百分比，Ti为62～66％，Al为27～30％，Si为6～8％。4.根据权利要求1所述的一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述有机溶剂为丙酮或石油醚。5.根据权利要求1所述的一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法，其特征在于，步骤7中，所述TiN层的镀层厚度为1～1.5μm。6.根据权利要求1所述的一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法，其特征在于，步骤8中，所述TiAlSiN层的镀层厚度为10～15μm。2CN111945118A说明书1/4页一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法技术领域[0001]本发明属于防护涂层领域，特别涉及一种钛合金压气机叶片抗冲蚀强化涂层的制备方法。背景技术[0002]飞机低空飞行、起飞和降落过程中，在高速气流的作用下航空发动机将吸入空气中大量的尘埃和沙粒。高速旋转状态的叶片将受到夹杂着沙粒尘埃高速气流的冲蚀。高速粒子的冲蚀会导致叶片进、排气边弦长减短、轮廓改变，叶身粗糙度增加，叶尖减短，翼型减薄