[发明专利]一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法

说明书

本发明公开了一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，属于热喷涂技术领域。采用细粒径、低压力吹砂工艺，吹砂后对表面进行高压水清洁和二氧化碳二次清洁干燥处理，可得到无砂粒镶嵌、界面污染＜2％的清洁待喷涂表面，有效提高了钛合金、铝合金、镁合金等轻合金基材零件特别是环形薄壁件内表面等离子喷涂涂层的结合强度，降低了零件变形量。本发明所制备涂层的结合强度比现有技术提高了50％～100％，具有更高的可靠性和使用寿命，适合进行批量生产。

技术领域

本发明属于热喷涂技术领域，涉及一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，特别是一种提高轻合金薄壁件内表面等离子喷涂涂层结合强度的方法。

背景技术

铝合金、钛合金、镁合金等轻合金是航空工业广泛使用的结构材料，化学性质活泼，表面硬度低，很容易产生腐蚀、磨损，在使用前需要进行表面防护处理。热喷涂因工艺种类多、选材广泛、零件形状适应性强、涂层厚度和基体受热程度可控，已成为轻合金零件表面防护涂层制备技术的发展趋势。轻合金表面热喷涂防护涂层主要有耐磨涂层、防腐涂层、隔热涂层、封严涂层、防钛火涂层等，涂层制备工艺通常包括喷涂前预处理、涂层制备、涂层后处理三个步骤。

研究表明轻合金表面热喷涂防护涂层失效的主要原因为涂层剥落，其主要原因是：(1)轻合金表面化学性质活泼，喷涂前粗化之后待喷涂表面迅速发生氧化，使得涂层无法与基材表面形成高强度的机械结合；(2)轻合金硬度较低，喷涂前粗化工艺极易造成砂粒镶嵌，成为涂层中的应力集中点和裂纹源，造成开裂脱落失效。

研究表明对于给定的涂层材料，热喷涂防护涂层的防护性能及使用寿命与其结合强度有直接关系。但由于轻合金的表面特性，所制备涂层的结合强度只有铁基、镍基材料表面同种涂层结合强度的50％左右，薄壁件内孔涂层甚至不足30％，使得轻合金薄壁件内表面等离子喷涂涂层的成品率和可靠性很低。由于轻合金熔点较低，难以通过后续热处理的方法进一步提高涂层结合强度。

人们迫切需要一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，提升轻合金零件表面热喷涂涂层的防护性能及使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，主要应用但不限于各种轻合金零件，特别是轻合金薄壁环形件内孔等离子喷涂涂层的制备，所制备涂层的结合强度比通常状态下提高了50％～100％，具有更高的可靠性和使用寿命，适合进行批量生产。本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种提高轻合金零件表面热喷涂涂层结合强度的方法，包括以下步骤：

(1)将零件放入超声波清洗机内，使用有机溶剂作为清洗剂，进行超声波清洗除油；

(2)零件取出后使用洁净压缩空气吹干，采用吹砂专用防护胶带对零件无涂层区域进行保护；

(3)采用细粒径、低压力吹砂工艺对零件喷涂区域进行表面粗化处理，吹砂后去除吹砂防护胶带；

(4)采用高压水对吹砂表面进行冲洗清洁处理；

(5)采用高压二氧化碳气流对吹砂表面及零件其他区域进行二次清洁干燥处理；

(6)转入喷涂工序。

发明人经过不断探索发现，待喷涂轻合金零件表面的洁净度对热喷涂涂层的结合强度有重要影响，通过创造性地使用高压二氧化碳气流对吹砂表面及零件其他区域进行二次清洁干燥处理，显著提升了待喷涂轻合金零件表面的洁净度，最终使涂层的结合强度比通常状态下提高了50％～100％，具有更高的可靠性和使用寿命。

在一些具体实施方案中，步骤(1)所述有机溶剂为乙醇或丙酮。

在一些具体实施方案中，步骤(1)超声波清洗除油的具体工艺参数为：超声频率30～40kHz，功率密度0.6～0.8W/cm²，清洗温度25～50℃，清洗时间15～30min。