一种等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法技术

本发明专利技术涉及一种等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法，属于等离子体喷涂熔滴沉积技术领域。解决了传统分析手段无法具体分析单个粒子在喷涂过程中的变化情况。本发明专利技术的检测方法包括以下步骤：步骤1、设计单粒子溅射母材样品，并计算单粒子溅射母材样品尺寸；步骤2、将单粒子溅射母材样品打磨抛光；步骤3、通过等离子体喷涂工艺在单粒子溅射母材样品表面喷涂单层熔滴，形成一层单粒子溅射层；步骤4、观察单粒子溅射层的微观形貌；步骤5、判断单粒子溅射层微观形貌是否存在半熔融和未熔融的单颗粒；然后根据实际情况进行优化等离子体喷涂工艺参数。本发明专利技术建立了喷涂工艺参数与涂层微观形貌的量化关系，提高了喷涂工艺参数确定的效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法


[0001]本专利技术涉及等离子体喷涂
，尤其涉及一种等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法。

技术介绍

[0002]通过等离子喷涂技术制得的涂层中存在着大量孔洞、微观裂纹、未熔及半熔颗粒。这些组织的存在对涂层的性能有着很大的影响。大量的氧化物、颗粒、孔隙夹杂在涂层中。
[0003]现有的等离子体喷涂涂层的分析手段是直接采用扫描电镜对涂层形貌进行观察，无法具体分析单个粒子在喷涂过程中的变化情况，进而无法从微观角度分析判断涂层沉积过程的熔化状态。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法，用以解决现有技术直接采用扫描电镜对等离子体喷涂涂层形貌进行观察，而无法具体分析单个粒子在喷涂过程中的变化情况的技术问题。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法，该方法包括以下步骤：
[0007]步骤1、设计单粒子溅射母材样品，并计算单粒子溅射母材样品的尺寸；
[0008]步骤2、将单粒子溅射母材样品进行打磨抛光；
[0009]步骤3、通过等离子体喷涂工艺在单粒子溅射母材样品表面喷涂单层熔滴，形成一层单粒子溅射层；
[0010]步骤4、清理所述单粒子溅射层，通过电子扫描显微镜观察单粒子溅射层的微观形貌；
[0011]步骤5、判断单粒子溅射层微观形貌是否存在半熔融和未熔融的单颗粒；
[0012]如存在，确定喷涂工艺参数不合理，调整等离子体喷涂工艺参数，提供另一单粒子溅射母材样品，在另一单粒子溅射母材样品表面喷涂单层熔滴，形成一层单粒子溅射层；重复步骤4至步骤5，直至确定喷涂工艺参数合理；
[0013]如不存在，确定预设的等离子体喷涂工艺参数合理。
[0014]进一步地，在步骤1中，单粒子溅射母材样品材质采用1Cr18Ni9Ti；
[0015]单粒子溅射母材样品的形状为圆状片体结构。
[0016]进一步地，在步骤1中，单粒子溅射母材样品的直径小于等于30mm；厚度小于等于18mm。
[0017]进一步地，在步骤1中，单粒子溅射母材样品的直径和厚度计算公式为：
[0018][0019][0020]其中：
‑
单粒子溅射母材样品直径(mm)；
[0021]δ－单粒子溅射母材样品厚度(mm)；
[0022]d－等离子体喷涂距离(mm)；
[0023]α－等离子体喷涂扩散角(
°
)；陶瓷粉体α＝20
°
，合金粉体α＝13
°
，陶瓷合金混合粉体α＝15
°
。
[0024]进一步地，在步骤2中，打磨抛光时依次采用800目砂纸、1200目砂纸、1500目砂纸和抛光布进行抛光。
[0025]进一步地，在步骤2中，每次打磨方向与上次打磨方向呈十字交叉状，最终将单粒子溅射母材样品表面光洁度曝光至Ra≤0.8。
[0026]进一步地，在步骤3中，单粒子溅射层采用的喷涂料为NiCoCrAlY合金粉体。
[0027]进一步地，在步骤3中，预设的等离子体喷涂工艺参数为：电流450
‑
600A；主气流速15
‑
45NLPM；辅气流速1
‑
15NLPM；喷涂距离70
‑
130mm。
[0028]进一步地，在步骤3中，等离子体喷涂工艺的喷涂工艺参数包括：电流550～600A；主气流速30～40NLPM；辅气流速8～12NLPM；喷涂距70～100mm。
[0029]进一步地，在步骤4中，使用无水乙醇清洗单粒子溅射母材样品表面，清洗后自然晾干。
[0030]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0031](1)本专利技术通过研究单粒子溅射层确定等离子喷涂涂层的工艺参数，首先在单粒子溅射母材样品表面喷涂单层熔滴，形成一层单粒子溅射层，通过电子扫描显微镜观察单粒子溅射层的微观形貌；依据单粒子溅射层的微观形貌判断等离子喷涂涂层的工艺参数是否合理，缩短了等离子体喷涂工艺摸索周期、降低制造成本、提高生产效率。
[0032](2)与现有技术相比，本专利技术通过单粒子溅射母材基体规格计算公式设计出适用于单粒子溅射的母材基体，并通过等离子体喷涂手段在基体表面制备单粒子溅射涂层，经过清洗处理后，应用电子扫描显微镜观察熔滴溅射形貌，根据熔融、半熔融、未熔、空隙等特征找出影响微观组织的工艺参数，再进一步通过均匀设计法得到最优工艺参数(如表1所示)，最终缩短涂层研制周期30％以上，降低了生产成本，提高了生产效率。
[0033](3)本专利技术建立喷涂工艺参数与涂层微观形貌间的关系，提高了喷涂工艺参数确定的效率。
[0034]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0035]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0036]图1为等离子喷涂涂层典型微观形貌示意图；
[0037]图2为单粒子溅射微观形貌图a；
[0038]图3为熔融单粒子溅射微观形貌图b；
[0039]图4为半熔融和未熔融单粒子溅射微观形貌图c；
[0040]图5为实施例2提供的未熔融单粒子溅射微观形貌图d；
[0041]图6为实施例提供的未熔融单粒子溅射微观形貌图。
具体实施方式
[0042]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术的一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0043]现有的等离子体喷涂涂层的分析手段是直接采用扫描电镜对涂层形貌进行观察，采用该分析手段难以快速、有效的确定喷涂工艺参数。
[0044]专利技术人在长期研究中发现，等离子体喷涂涂层是由熔融的液滴沉积在母材表面逐步累积而成的，单一熔融液滴的沉积效果对涂层微观组织具有较大的影响，是涂层热导率、结合强度、抗热震性能的重要影响因素。
[0045]基于此，本专利技术提供了一种等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法，包括如下步骤：
[0046]步骤1、根据等离子体喷涂距离以及等离子体喷涂扩散角确定单粒子溅射母材样品尺寸；
[0047]步骤2、将单粒子溅射母材样品进行打磨抛光；
[0048]步骤3、通过预设的等离子体喷涂工艺参数在单粒子溅射母材样品表面喷涂单层熔滴，形成一层单粒子溅射层；
[0049]步骤4、清理所述单粒子溅射层，通过电子扫描显微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据等离子体喷涂距离以及等离子体喷涂扩散角确定单粒子溅射母材样品尺寸；步骤2、将单粒子溅射母材样品进行打磨抛光；步骤3、通过预设的等离子体喷涂工艺参数在单粒子溅射母材样品表面喷涂单层熔滴，形成一层单粒子溅射层；步骤4、清理所述单粒子溅射层，通过电子扫描显微镜观察单粒子溅射层的微观形貌；步骤5、判断单粒子溅射层微观形貌是否存在半熔融和未熔融的单颗粒；如存在，确定喷涂工艺参数不合理，调整等离子体喷涂工艺参数，提供另一单粒子溅射母材样品，在另一单粒子溅射母材样品表面喷涂单层熔滴，形成一层单粒子溅射层；重复步骤4至步骤5，直至确定喷涂工艺参数合理；如不存在，确定预设的等离子体喷涂工艺参数合理。2.根据权利要求1所述的等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法，其特征在于，在所述步骤1中，单粒子溅射母材样品材质采用1Cr18Ni9Ti；所述单粒子溅射母材样品的形状为圆状片体结构。3.根据权利要求1所述的等离子体喷涂涂层工艺参数的确定方法，其特征在于，在所述步骤1中，单粒子溅射母材样品尺寸包括单粒子溅射母材样品的直径和厚度，计算公式为：步骤1中，单粒子溅射母材样品尺寸包括单粒子溅射母材样品的直径和厚度，计算公式为：其中：
‑
单粒子溅射母材样品直径(mm)；δ－单粒子溅射母材样品厚度(mm)；d－等离子体喷涂距离(mm)；α－等离子体喷涂扩散角(
°
)，其中陶瓷粉体α＝20
°
，合金粉体α＝13
°
，陶瓷合金混合粉体α＝15
°
。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：田伟智，高鑫，杨茗佳，周广伟，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：