[发明专利]一种压气机叶片耐冲蚀防腐蚀自洁涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种压气机叶片耐冲蚀防腐蚀自洁涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)对工件湿吹砂、超声波清洗，吹干后真空下等离子清洗；(2)首先制备金属Me粘结层；(3)然后在金属Me粘结层上沉积MeN_x梯度层；(4)再次在MeN_x梯度层上制备含有纳米结构的MeN/Me多层；(5)将工件放入浸涂容器中，抽真空至100Pa并保持1h，然后通入硅酸盐或磷酸盐水溶液进行涂层封孔处理，在同一真空度下保持2h后取出工件；(6)将工件放入盛有氟硅烷水溶液的容器中进行低表面能修饰，保持30min后取出工件；(7)将工件放入烘干箱中烘干。本发明制得的涂层既耐冲蚀又具有优异防腐能力和自洁功能的防护体系。

技术领域

本发明属于航空发动机压气机叶片的耐磨防腐的表面处理技术，具体涉及一种压气机叶片耐冲蚀防腐蚀自洁涂层的制备方法。

背景技术

飞机起飞和降落过程中地面上大量的砂尘、冰雪等各种硬质颗粒被吸入发动机，很容易损伤压气机转子叶片，这些损伤一方面体现在硬质颗粒可直接磨损叶尖造成型面的改变，影响叶片的振动性能，更为严重的是因硬质颗粒损伤而产生的微裂纹在振动条件下扩展而造成叶片的高周疲劳或应力腐蚀疲劳断裂。海洋环境及湿热环境下服役的飞机，发动机压气机叶片还存在严重的腐蚀问题，尤其是钢制零件，而这种腐蚀问题往往与冲蚀问题相伴而生。沿海地区，由于飞机长期处于盐雾和工业粉尘的腐蚀性介质中停放和飞行，因此发动机结构腐蚀严重。在湿热地区，发动机压气机叶片腐蚀影响较大的主要因素是空气湿度、温度与温差，空气相对湿度愈大，水汽愈易在压气机叶片表面凝结，形成较厚的液膜，溶解更多的氧和其他腐蚀性物质，从而加速腐蚀。

目前压气机叶片主要采用涂层进行防护，机理如图1中的b图，而图1中的a图则指基体在没涂层情况下表面被冲蚀的示意图，其防护技术已经经历三代的发展，第一代防护涂层为无机盐中温铝及镉镍涂层，重点关注的是防腐问题，但是实际应用中抗冲刷性能太差，以致于涂层起到的耐腐蚀作用非常有限；第二代防护涂层为低温渗铝加硅酸盐的复合涂层，其防腐和抗冲刷性能较好，但是其使用寿命和维修周期仍然较短；第三代为MeN基防护涂层体系，其耐冲刷及耐腐蚀性能得到较大提高，在美欧等国得到广泛应用，此种防护涂层体系通常采用PVD技术来制备，主要包括磁控溅射和阴极弧沉积技术，磁控溅射技术制备的涂层组织结构致密、表面质量优异，但其沉积速率较慢、附着力与阴极弧相比较差，主要是其离化率相对较低；阴极弧沉积技术离化率较高，虽然沉积时常伴有大颗粒飞溅，导致组织结构和表面质量不如磁控溅射的好，但是其沉积速率快，涂层附着力好，更符合工程化和应用需求，因此国内外压气机叶片的防护涂层制备多采用此种工艺。