一种除冰纯铜涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种除冰纯铜涂层，属于表面工程技术领域。所述纯铜涂层是采用电弧线材喷涂方法制备得到的，孔隙率低、与基底结合强度较高、电导率适中，通过外部的电源对所述纯铜涂层通电加热即可除去基底表面的积冰，该纯铜涂层作为除冰涂层使用具有发热效率高、发热均匀且结构简单的优点，适用于除去飞机机身上的积冰，尤其是对于玻璃纤维增强树脂材质的部件具有良好的除冰效果；另外，所述纯铜涂层的制备方法操作简单，稳定性和可控性高，适用于大型结构件的喷涂。

【技术实现步骤摘要】
一种除冰纯铜涂层
本专利技术具体涉及一种用于除去飞机机身表面积冰的纯铜涂层，属于表面工程

技术介绍
航空飞行器诸如民航客机起飞和降落阶段处于对流层，巡航阶段处于高度约10000m的平流层。对流层中含有大量的温度在0℃以下却并未结冰的过冷水滴，而且在对流层中高度每上升100m，温度便下降约0.65℃。在飞机的起降过程中，由于温度变化剧烈，加之对流层湿度较大，当机身表面温度低于0℃时，大气中的过冷水滴便容易在机身的突出部位如旋翼、尾桨前缘、发动机进气口、空速管、飞机风挡以及天线等部位凝华形成积冰。研究表明，飞机结冰通常发生在飞行速度0.4Ma以下、飞行高度6km以下的起降阶段。飞机机身上形成积冰后，飞机的气动特性和飞行安全会受到极大的影响。机翼结冰后，会导致飞行升力下降，阻力上升，机翼的可动部位无法正常使用。发动机进气口的积冰会导致进气量减少，降低工作效率，若积冰脱落被吸入发动机内，还会造成发动机叶片的损坏，造成安全事故。在天线和空速管等部位形成的积冰还会影响仪表的正常使用，干扰通讯。因此，为了保证飞机的正常航行，需采用适当的防冰、除冰技术。防冰技术是指针对在整个飞行过程中决不允许积冰出现的部件上使用的技术，通常是采用某种加热装置，保证该部件在整个飞行过程中不会发生结冰现象。除冰技术是指在飞行过程中允许在一定时间一定程度内出现积冰的部件上使用的技术。目前常见的除冰措施主要有气动法、气热法以及电热法，但是具体采用何种方式进行除冰，要根据除冰的重要程度、保护面积大小、机种、动力装置以及电源功率等因素进行综合考虑。现在机翼部位常采用除冰措施为气动法和电热法，但这两种方法结构较为复杂。另外，现阶段机翼的前后缘常采用玻璃纤维增强树脂基材料，该材料的传热能力较差，而在使用电热法加热时常需要使整个部件表面均匀受热，故传统的电阻丝加热的方式不适宜用来作机翼部位除冰防护。为了简化结构，同时保证除冰性能，需要开发一种适用于玻璃纤维增强树脂基材料的电热除冰手段。
技术实现思路
针对目前除去飞机机身，尤其是以玻璃纤维增强树脂为材质的区域的积冰存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种除冰纯铜涂层，采用电弧线材喷涂方法在基底上制备孔隙率低、结合强度较高、电导率适中的纯铜涂层，并通过对纯铜涂层通电加热达到除冰的效果，该纯铜涂层的发热效率高、发热均匀且结构简单，适宜在机翼等飞机部件上作为除冰涂层使用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种除冰纯铜涂层，所述纯铜涂层是采用电弧线材喷涂方法将铜丝喷涂在基底制备得到的，并且通过导线与外部的电源连接，打开外部的电源即可除去基底上的积冰，具体制备步骤如下：步骤1.对基底的待喷涂表面进行清洗和粗糙化处理，除去基底表面的油污并增大基底表面的粗糙度，从而提高基底与纯铜涂层之间的结合强度；步骤2.将铜丝放入送丝装置中，并将基底固定在电弧喷涂设备的工作台上；随后用电弧喷枪空喷基底的待喷涂表面进行预热，再用电弧喷枪将铜丝喷涂至基底的待喷涂表面上，在基底上形成纯铜涂层；其中，电弧喷涂的电流90A～180A，电压20V～45V；步骤3.通过导线将得到的纯铜涂层与外部的电源连接；需要除冰时，打开外部的电源即可，根据基底上积冰的具体情况，调控对纯铜涂层施加的电压。铜丝直径优选1.2mm～2mm。纯铜涂层的厚度优选0.07mm～0.3mm。所述基底的材质优选玻璃纤维增强树脂。有益效果：通过外部的电源对本专利技术所述的纯铜涂层通电加热即可除去基底表面的积冰，该纯铜涂层作为除冰涂层使用具有发热效率高、发热均匀以及结构简单等优点，可以作为除冰涂层使用以除去飞机机身上的积冰，而且适用于除去以玻璃纤维增强树脂为材质的机翼等部件上的积冰。另外，该纯铜涂层是采用电弧线材喷涂方法将铜丝喷涂在基底上得到的，该方法操作简单，稳定性和可控性高，适用于大型结构件的喷涂；而且采用该方法所制得的纯铜涂层致密度较高，与基底结合良好，导电性能适中。附图说明图1为实施例1制备的除冰纯铜涂层的表面扫描电子显微镜(SEM)图。图2为实施例1制备的除冰纯铜涂层的光学显微镜图。具体实施方式下面通过实例对本专利技术作进一步详细说明，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。以下实施例中：扫描电子显微镜：S-4800型冷场发射扫描电子显微镜，日本高新技术株式会社；光学显微镜：Olympus-PME3，日本Olympus；玻璃纤维增强树脂基底：武汉理工大学。实施例1(1)玻璃纤维增强树脂基底的待喷涂表面先用丙酮进行清洗，除去基底表面的油污；再用白玉刚砂进行吹砂处理，增大基底表面的粗糙度；(2)将步骤(1)处理后的基底装卡到工作台上，并用压缩空气清理基底的待喷涂表面，除去吹砂后吸附在基底表面的残余颗粒；(3)将直径1.2mm的铜丝放入送丝装置中，先用电弧喷枪空喷一遍基底的待喷涂表面进行预热，再用电弧喷枪将铜丝喷涂至基底的待喷涂表面上，在基底上得到厚度为0.1mm的纯铜涂层；其中，电弧喷涂的电流90A，电压20V；(4)通过导线将所制备的纯铜涂层与外部的电源连接；需要除冰时，打开外部的电源即可。根据图1中的SEM照片可知，在纯铜涂层的制备过程中，铜丝材融化充分，铺展良好，所制备的纯铜涂层表面无较大的空隙或裂纹。根据图2的光学显微镜照片可知，所制备的纯铜涂层内部几乎无裂纹，存在少量空隙，较为致密。采用电导率测试仪测得所制备的纯铜涂层的电导率为1.6×107S/m，由此可知，所制备的纯铜涂层能够满足作为除冰涂层使用的要求。实施例2(1)玻璃纤维增强树脂基底的待喷涂表面先用丙酮进行清洗，除去基底表面的油污；再用白玉刚砂进行吹砂处理，增大基底表面的粗糙度；(2)将步骤(1)处理后的基底装卡到工作台上，并用压缩空气清理基底的待喷涂表面，除去吹砂后吸附在基底表面的残余颗粒；(3)将直径1.6mm的铜丝放入送丝装置中，先用电弧喷枪空喷一遍基底的待喷涂表面进行预热，再用电弧喷枪将铜丝喷涂至基底的待喷涂表面上，在基底上得到厚度为0.12mm的纯铜涂层；其中，电弧喷涂的电流135A，电压32V；(4)通过导线将所制备的纯铜涂层与外部的电源连接；需要除冰时，打开外部的电源即可。采用扫描电子显微镜和光学显微镜对所制备的纯铜涂层进行表征，根据表征结果可知，在纯铜涂层的制备过程中，铜丝材融化充分，铺展良好，所制备的纯铜涂层表面无较大的空隙或裂纹；所制备的纯铜涂层内部几乎无裂纹，存在少量空隙，较为致密。采用电导率测试仪测得所制备的纯铜涂层的电导率为1.6×107S/m，由此可知，所制备的纯铜涂层能够满足作为除冰涂层使用的要求。实施例3(1)玻璃纤维增强树脂基底的待喷涂表面先用丙酮进行清洗，除去基底表面的油污；再用白玉刚砂进行吹砂处理，增大基底表面的粗糙度；(2)将步骤(1)处理后的基底装卡到工作台上，并用压缩空气清理基底的待喷涂表面，除去吹砂后吸附在基底表面的残余颗粒；(3)将直径2mm的铜丝放入送丝装置中，先用电弧喷枪空喷一遍基底的待喷涂表面进行预热，再用电弧喷枪将铜丝喷涂至基底的待喷涂表面上，在基底上得到厚度为0.3mm的纯铜涂层；其中，电弧喷涂的电流180A，电压45V；(4)通过导线将所制备的纯铜涂层与外部的电源连接；需要除冰时，打开外部的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种除冰纯铜涂层，其特征在于：所述纯铜涂层是采用如下方法制备得到的，步骤1.对基底的待喷涂表面进行清洗和粗糙化处理，并固定在电弧喷涂设备的工作台上；步骤2.将铜丝放入送丝装置中，先用电弧喷枪空喷基底的待喷涂表面进行预热，再用电弧喷枪将铜丝喷涂至基底的待喷涂表面上，在基底上形成纯铜涂层；其中，电弧喷涂的电流90A～180A，电压20V～45V；步骤3.通过导线将得到的纯铜涂层与外部的电源连接；需要除冰时，打开外部的电源即可。

【技术特征摘要】
1.一种除冰纯铜涂层，其特征在于：所述纯铜涂层是采用如下方法制备得到的，步骤1.对基底的待喷涂表面进行清洗和粗糙化处理，并固定在电弧喷涂设备的工作台上；步骤2.将铜丝放入送丝装置中，先用电弧喷枪空喷基底的待喷涂表面进行预热，再用电弧喷枪将铜丝喷涂至基底的待喷涂表面上，在基底上形成纯铜涂层；其中，电弧喷涂的电流90A～180A，电压20V～45V；步骤3...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳彦博，王全胜，宁先进，王乙瑾，郭嘉仪，魏思豪，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11