抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，其包括如下步驟：a)布置電極片：在葉片的外邊緣設(shè)置電極片，電極片與葉片的外邊緣具有一距離；b)葉片裝卡：將葉片及電極片放入真空室內(nèi)，真空室內(nèi)設(shè)置有電弧靶，真空室內(nèi)填充有第一氣體；c)沉積耐沖蝕涂層：對(duì)葉片及電極片通入第一偏壓，對(duì)電弧靶通入第一電流，電弧靶分離出金屬離子，第一氣體分離出第一離子，金屬離子與第一離子結(jié)合后沉積于葉片的外表面。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)的抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，通過(guò)在葉片沉積時(shí)，于葉片兩旁布置輔助同電勢(shì)電極片以抑制葉片的邊緣效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)葉片邊緣部位涂層結(jié)合力以及涂層厚度均勻性的目的。

Method for suppressing edge effect of blade erosion resistant coating preparation process

The present invention provides a method of edge effect of suppressing blade erosion resistant coating preparation process, which comprises the following steps: a) arranged electrode: electrode plate is arranged on the outer edge of the blade, the outer edge of the electrode plate and the blade with a blade clamping distance; b): blade and electrodes in vacuum indoor vacuum chamber is provided with arc target, vacuum chamber filled with a first gas; c) deposition and erosion resistant coating: on the blade and electrode into the first bias of arc target into a first current arc target separation of metal ions, the first gas is separated into a first ion, the outer surface of the metal ions and the first ions deposited on the leaves. Method of edge effect of preparation process of the invention suppressing blade erosion resistant coating system, through the leaves when deposited in the leaves on both sides of the edge effect with the arrangement of auxiliary electrode potential to suppress the blade, the blade edge part realize coating binding force and the uniformity of coating thickness.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及表面
，尤其有關(guān)于一種抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法。
技術(shù)介紹
目前，超硬耐磨氮化物涂層在刀具和模具上得到了廣泛應(yīng)用，且隨著航空工業(yè)的發(fā)展這類(lèi)涂層已經(jīng)成為壓氣機(jī)葉片的耐沖蝕和防腐蝕涂層，可以為壓氣機(jī)葉片提高2～3倍的使用壽命。這些超硬膜層大部分是通過(guò)電弧蒸發(fā)技術(shù)或磁控濺射沉積形成的，由于電弧蒸發(fā)技術(shù)或磁控濺射沉積的繞射性以及沉積過(guò)程等離子體鞘層的復(fù)雜作用，往往沉積的工件都是形狀結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的刀具及模具，即使這樣由于沉積過(guò)程中邊緣效應(yīng)的存在，在某些工件的邊緣部位和尖端部位涂層的均勻性也很難保證。過(guò)去往往通過(guò)降低偏壓或者縮短沉積時(shí)間的方法來(lái)保證涂層的沉積均勻性，而降低偏壓會(huì)導(dǎo)致涂層結(jié)合力受到影響，從而影響整體涂層的質(zhì)量。而葉片邊緣特別是葉尖部分是沖蝕破壞最為嚴(yán)重的部位，因此也是最需要涂層保護(hù)的部位。因此如何消除邊緣效應(yīng)的影響，解決葉片涂層邊緣脫落的問(wèn)題是非常重要的工程問(wèn)題。葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中葉片制備處于高度離子化的氣氛中，在涂層沉積過(guò)程中葉片周?chē)鷷?huì)形成等離子體鞘層，離子進(jìn)入鞘層，并被鞘層加速后沉積在葉片基體上。因此等離子鞘層的能量及分布對(duì)涂層的質(zhì)量有重要影響。在葉片兩端附近的一定區(qū)域里,受邊緣效應(yīng)的影響,電勢(shì)迅速降低,電力線分布由稀疏向緊密變化。葉片上的電場(chǎng)分布是影響等離子體鞘層厚度的重要因素。鞘層厚度隨著偏壓降低而變大。當(dāng)襯底施加約為-100V的負(fù)偏壓時(shí),葉片內(nèi)部鞘層的厚度僅為幾百微米,鞘層很薄,電流密度較小，進(jìn)入鞘層的離子將運(yùn)動(dòng)到葉片表面。而由于邊緣效應(yīng)的影響，邊緣處可達(dá)到五倍以上的負(fù)偏壓,鞘層厚度迅速增加到幾毫米，電場(chǎng)強(qiáng)度迅速增加，即使降低偏壓也不能消除沉積過(guò)程中的不均性，且會(huì)造成結(jié)合力的迅速下降。更為嚴(yán)重的是邊緣部位迅速增加的強(qiáng)電流密度會(huì)使邊緣的溫度急劇升高，控制不當(dāng)甚至?xí)⑦吘墴龎摹Ｒ虼耍斜匾峁┮环N新的方法，來(lái)克服上述缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是提供一種抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，通過(guò)在葉片沉積時(shí)，于葉片兩旁布置輔助同電勢(shì)電極片以抑制葉片的邊緣效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)葉片邊緣部位涂層結(jié)合力以及涂層厚度均勻性的目的。本專(zhuān)利技術(shù)的上述目的可采用下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：本專(zhuān)利技術(shù)提供一種抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，其包括如下步驟：a)布置電極片：在葉片的外邊緣設(shè)置電極片，所述電極片與所述葉片的外邊緣具有一距離；b)葉片裝卡：將所述葉片及所述電極片放入真空室內(nèi)，所述真空室內(nèi)設(shè)置有電弧靶，所述真空室內(nèi)填充有第一氣體；c)沉積耐沖蝕涂層：對(duì)所述葉片及所述電極片通入第一偏壓，對(duì)所述電弧靶通入第一電流，所述電弧靶分離出金屬離子，所述第一氣體分離出第一離子，所述金屬離子與所述第一離子結(jié)合后沉積于所述葉片的外表面。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述步驟b)與所述步驟c)之間包括離子清洗步驟：在所述真空室內(nèi)通入氬氣，開(kāi)啟氣體離子源，所述氬氣分離出氬離子后，通過(guò)所述氬離子對(duì)所述葉片的外表面進(jìn)行清洗。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述離子清洗步驟中，通入所述真空室內(nèi)的所述氬氣的流量為100sccm～200sccm，所述真空室內(nèi)的壓強(qiáng)為0.1Pa～0.3Pa。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述離子清洗步驟中，所述離子清洗時(shí)間為30min～60min。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述步驟a)之前包括對(duì)所述葉片的外表面進(jìn)行拋光的步驟：將所述葉片表面拋光至粗糙度0.8以下，并將拋光后的所述葉片放入超聲波用丙酮液中進(jìn)行清洗。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述第一氣體為氮?dú)狻Ｔ趦?yōu)選的實(shí)施方式中，在所述步驟c)中，通入所述第一氣體的流量為100sccm～400sccm，所述真空室內(nèi)的壓強(qiáng)為0.3Pa～0.6Pa。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述步驟c)中，所述第一偏壓為-100V～-200V，所述第一電流為100A～160A。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述步驟c)中，沉積耐沖蝕涂層的時(shí)間為2～6小時(shí)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在所述步驟c)中，將所述葉片及所述電極片連接于一底座，對(duì)所述底座通入所述第一偏壓。本專(zhuān)利技術(shù)的抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明提出了一種通過(guò)在葉片外表面沉積耐沖蝕層時(shí)，于葉片兩旁布置輔助同電勢(shì)電極片以抑制邊緣效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)邊緣部位涂層結(jié)合力以及涂層厚度均勻性的方法。該電極片與葉片邊緣的距離可根據(jù)相應(yīng)的鞘層厚度確定。在葉片兩側(cè)增加輔助電極片，由于電極片與葉片電勢(shì)相同，當(dāng)兩者同時(shí)浸沒(méi)在等離子體中時(shí)，輔助電極片與葉片邊緣處等離子鞘層接近或達(dá)到重疊距離時(shí)，兩者的鞘層互相影響，從而使葉片邊緣的鞘層變薄，與內(nèi)部達(dá)到或接近相同狀態(tài)，從而保證邊緣處電勢(shì)場(chǎng)的均勻性，從而保證涂層結(jié)合力力及沉積厚度的均勻性。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專(zhuān)利技術(shù)的抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法的流程圖。圖2為本專(zhuān)利技術(shù)的抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法的葉片與電極片裝卡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本專(zhuān)利技術(shù)的抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法的葉片外表面的電場(chǎng)分布示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本專(zhuān)利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專(zhuān)利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專(zhuān)利技術(shù)保護(hù)的范圍。如圖1所示，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，其包括如下步驟：a)布置電極片1：在葉片2的外邊緣設(shè)置電極片1，所述電極片1與所述葉片2的外邊緣具有一距離D；b)葉片2裝卡：將所述葉片2及所述電極片1放入真空室3內(nèi)，所述真空室3內(nèi)設(shè)置有電弧靶31，所述真空室3內(nèi)填充有第一氣體32；c)沉積耐沖蝕涂層：對(duì)所述葉片2及所述電極片1通入第一偏壓，對(duì)所述電弧靶31通入第一電流，所述電弧靶31分離出金屬離子，所述第一氣體分離出第一離子，所述金屬離子與所述第一離子結(jié)合后沉積于所述葉片2的外表面。具體是，如圖2所示，在步驟a)中，首先將葉片2的底部安裝于一榫頭4上，該榫頭4與一底座5相連接并具有良好的電接觸；電極片1布置于葉片2的外本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，其特征在于，其包括如下步驟：a)布置電極片：在葉片的外邊緣設(shè)置電極片，所述電極片與所述葉片的外邊緣具有一距離；b)葉片裝卡：將所述葉片及所述電極片放入真空室內(nèi)，所述真空室內(nèi)設(shè)置有電弧靶，所述真空室內(nèi)填充有第一氣體；c)沉積耐沖蝕涂層：對(duì)所述葉片及所述電極片通入第一偏壓，對(duì)所述電弧靶通入第一電流，所述電弧靶分離出金屬離子，所述第一氣體分離出第一離子，所述金屬離子與所述第一離子結(jié)合后沉積于所述葉片的外表面。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，其特征在于，其包括
如下步驟：
a)布置電極片：在葉片的外邊緣設(shè)置電極片，所述電極片與所述葉片的外邊
緣具有一距離；
b)葉片裝卡：將所述葉片及所述電極片放入真空室內(nèi)，所述真空室內(nèi)設(shè)置有
電弧靶，所述真空室內(nèi)填充有第一氣體；
c)沉積耐沖蝕涂層：對(duì)所述葉片及所述電極片通入第一偏壓，對(duì)所述電弧靶
通入第一電流，所述電弧靶分離出金屬離子，所述第一氣體分離出第一離子，所述金
屬離子與所述第一離子結(jié)合后沉積于所述葉片的外表面。
2.如權(quán)利要求1所述的抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，其特
征在于，在所述步驟b)與所述步驟c)之間包括離子清洗步驟：在所述真空室內(nèi)通
入氬氣，開(kāi)啟氣體離子源，所述氬氣分離出氬離子后，通過(guò)所述氬離子對(duì)所述葉片的
外表面進(jìn)行清洗。
3.如權(quán)利要求2所述的抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，其特
征在于，在所述離子清洗步驟中，通入所述真空室內(nèi)的所述氬氣的流量為100sccm～
200sccm，所述真空室內(nèi)的壓強(qiáng)為0.1Pa～0.3Pa。
4.如權(quán)利要求2所述的抑制葉片耐沖蝕涂層制備過(guò)程中邊緣效應(yīng)的方法，其特
征在于，在所述離子清洗步驟中，所述離子清洗時(shí)...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫剛，劉星，馬國(guó)佳，崔向中，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11