[发明专利]制备用于热喷涂金属涂层的基材的方法

说明书

本发明涉及一种制备基材的待涂覆的区域来接收通过热喷涂沉积的金属涂层的方法。

具体来说，本发明涉及对高温特别敏感的基材，或者更概括地说与通过热喷涂来沉积金属层存在不兼容性的基材。

具体来说,但以非限制性的方式，本发明涉及由有机基质复合(OMC)材料材料制成的基材。还可特别考虑由镁基合金制成的基材，或实际上全部或部分地由有机材料例如塑料材料制成的基材。

在飞机制造业领域，具体来说，在飞机涡轮式喷射引擎领域，降低涡轮式喷射引擎的组件元件的重量受到人们持续的关注。

这种关注导致正在开发的风机叶片或定子导流叶片具有由有机基质复合材料制成的翼片,因为这种复合材料翼片的重量比金属翼片更轻。然而,这种复合材料翼片的前缘对腐蚀和可能的冲击(鸟、碎石、冰、砂等)太敏感，以至于不能在没有保护的情况下进行使用。

因此，需要保护OMC零件，从而保持它们的几何和物理完整性，以及从而保证特定的最短寿命。已知通过使用下述方式来保护这种前缘:

胶合到前缘的金属增强带；

施涂到前缘的耐腐蚀油漆；

胶合到前缘的金属或塑料耐腐蚀膜；或者

如上所述保护物的组合。

例如，可为OMC叶片具体来说风机叶片的前缘的尖端提供金属涂层。

该待涂覆的区域本身就像薄的箔，当叶片较小时尤其如此，且其可因热喷涂金属进行的涂敷而被严重损坏。

其它应用也是可能的；具体来说，箱体(例如设置在风机周围的引擎进口箱体)、低压导流叶片，和更概括地温度不超过150℃的任意零件。

文献FR2978931批露在压缩下通过热喷涂制备保护性涂层，具体来说，用于抵抗如上所述的因涂层和基材的热膨胀差异导致涂层处于拉伸中的现象。

不管使用何种保护物，它与前缘的粘合能力都至关重要：保护物必须足够良好地粘合到前缘，足以在不脱离且不相对于边缘移动的情况下良好地耐受冲击，并从而满足在正常操作中的寿命要求。

由热喷涂获得的涂层构成满足这种需求的技术。然而，对于复杂形状的OMC零件，热喷涂存在多种困难：

涂层的粘合：OMC零件主要由纤维(＞70％)(具体来说碳纤维),和更少含量的树脂(＜30％)(具体来说环氧树脂)形成。相反，因为OMC的结构和制造方式,OMC材料的表面构成中树脂多于碳纤维，尽管热喷涂的涂层粘合到碳纤维,但它们与树脂的粘合非常差。结果,涂层只通过OMC材料表面处存在的碳纤维材料粘合到OMC材料,即最多通过50％表面积粘合。

热喷涂对OMC的高温影响：在热喷涂过程中,环氧树脂在由喷涂的熔融的金属产生的热量的影响下劣化；对于碳纤维亦是如此，但程度更低。这种缺陷源自树脂和碳的低热扩散系数。

对于热喷涂而言，热扩散系数看作待涂覆的基材排出或分散具体来说基材从熔融的粉末接收的热量的或快或慢的能力。热扩散系数越低，热量在受影响的基材中局部浓缩的程度越大；这对其自身完整性是有害的。这种热影响损坏OMC基材的表面，该损坏直到几十毫米(mm)的深度。对于具有较小厚度(＜2mm)或轻量的零件而言，这种影响会被放大并且是毁灭性的。

不同的热膨胀：热喷涂由下述组成：通过喷涂熔融的粉末在零件的表面上沉积涂层。冷却时，因为热收缩比更冷的基材的收缩更大，涂层发生收缩。涂层和基材之间的热收缩/膨胀的差异，导致在涂层中形成拉伸，其随后称为“处于拉伸中”。这种现象降低基材上的涂层的粘合，且该影响效果其随着涂层和基材的热膨胀特征之间的差异的增加而增加。这特别适用于具有较小热膨胀系数的OMC基材，与之相比，金属涂层具有中等热膨胀系数。

本发明的目的是提供一种能克服现有技术的不足的方法,具体来说能通过热喷涂在基材上沉积金属涂层，具体来说是通过热喷涂在OMC基材上沉积金属涂层,且这样作能形成改善的粘合和强度。

为此，在本发明中，所述方法特征在于实施下述步骤：

a)在待涂覆的区域上沉积粘合剂层,该层具有大于10微米(μm)且小于100μm的均匀的厚度；

b)在粘合剂干燥之前,将金属粉末冷喷涂到该待涂覆的区域上,从而粉末颗粒至少部分地嵌入所述粘合剂层中；和

c)干燥该粘合剂，其中所述粉末颗粒仍然是被捕集的，由此形成适于接收由热喷涂沉积的金属涂层的底涂层。

这样，可理解因为存在粘合剂,能将金属粉末颗粒冷沉积(即在环境温度下沉积)到基材的表面上，且这样做不在限于待涂覆的区域的区域中以任何方式损坏基材，在后续的为了沉积金属涂层的热喷涂过程中这些金属粉末颗粒用于保护基材。