[发明专利]一种整体叶盘涂层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种整体叶盘涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用金属真空蒸汽离子源系统，对整体叶盘基底进行金属离子注入，在基底表面形成金属钉扎层；

利用第一磁过滤沉积系统，在所述金属钉扎层上进行第一磁过滤沉积，形成金属应力释放层；所述金属应力释放层中的金属元素为Zr或Mo；

在通入氮气的条件下，利用第二磁过滤沉积系统，在所述金属应力释放层上进行第二磁过滤沉积，形成单层陶瓷膜层；所述单层陶瓷膜层的成分为TiN、TiAlN、TiAlCrN或TiAlCrSiN；

以通入氮气的时间t为循环周期，在所述单层陶瓷膜层上依次循环进行第一磁过滤沉积和第二磁过滤沉积，得到整体叶盘涂层；

所述氮气的进气量的计算公式为sccm，其中，t代表通入氮气的时间，单位为分钟；S代表进气量，单位为sccm；

第一磁过滤系统和第二磁过滤系统的磁过滤弯管上均设置有第一磁场控制装置；

所述整体叶盘涂层中整体叶盘的四周设置有第二磁场控制装置；

所述整体叶盘上设置有负压装置。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述基底为TC4或TC11钛合金。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属真空蒸汽离子源系统中，离子束流的方向与整体叶盘的叶尖夹角为25~45^o。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属离子注入所用金属为Zr或Mo，所述金属离子注入的注入电压为10~45 kV，束流强度为1~10 mA，注入剂量为1×（10¹⁵~10¹⁶）/cm²，注入深度为100~320nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一磁过滤系统为磁过滤阴极真空弧FCVA系统；所述磁过滤阴极真空弧FCVA系统中离子束流方向与整体叶盘的叶尖夹角为10~90^o；所述第一磁过滤沉积的起弧电流为90~120A，磁场强度为20~100A，频率为20~100Hz。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述金属应力释放层的厚度为10~1000 nm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二磁过滤系统为磁过滤阴极真空弧FCVA系统；所述第二磁过滤沉积的负偏压为1~25kV，占空比为0.0001~20%；所述第二磁过滤沉积的起弧电流为90~120A，磁场强度为20~100A，频率为20~100Hz；所述陶瓷膜层的厚度为1~20μm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述整体叶盘的直径范围内设置正负交变线包，所述正负交变线包的磁场强度为-10~+10mT。

9.权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的整体叶盘涂层，所述整体叶盘涂层包括依次层叠设置的整体叶盘基底层、金属钉扎层和依次循环层叠设置的金属应力释放层和陶瓷膜层，所述整体叶盘涂层的最外层为金属应力释放层。

10.权利要求9所述整体叶盘涂层在轴流整体叶盘发动机中的应用。