用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜及其制备方法与流程

文档序号:12578762阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜,其特征在于:所述用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜由内向外依次为叶片基底(0)、过渡层(1)、高硬度梯度膜层和润滑梯度膜层;所述用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜自叶片基底(0)由内向外依次沉积。

2.根据权利要求1所述的用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜,其特征在于:所述叶片基底(0)为钛合金。

3.根据权利要求2所述的用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜,其特征在于:所述过渡层(1)为金属钛层或金属铬层,所述高硬度梯度膜层由内向外依次为氮化钛层(21)、氮化锆钛层(22),所述润滑梯度膜层由内向外依次为氮化铬锆钛层(31)、氮化铬锆铝钛层(32)。

4.根据权利要求1所述的用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜,其特征在于:所述过渡层的金属钛或金属铬层厚度为15~35nm,所述氮化钛层(21)的厚度为1~1.5μm,所述氮化锆钛层(22)的厚度1.5~2.0μm;所述氮化铬锆钛层(31)的厚度为1.5~2.0μm,所述氮化铬锆铝钛层(32)的厚度为1~1.5μm。

5.根据权利要求1所述的用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜,其特征在于:所述氮化钛层(21)由内向外氮含量逐渐增加。

6.根据权利要求1或5所述的用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜,其特征在于:所述氮化锆钛层(22)由内向外氮含量和钛含量逐渐减少,锆含量逐渐增加。

7.根据权利要求1或5或6所述的用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜,其特征在于:所述氮化铬锆钛层(31)由内向外氮含量、铬含量、钛含量逐渐增加,锆含量逐渐减少。

8.根据权利要求1或5或6或7所述的用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜,其特征在于:所述氮化铬锆铝钛层(32)由内向外氮含量、铬含量、钛含量逐渐减少,锆含量、铝含量逐渐增加。

9.权利要求1至8任一项所述的用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜的制备方法,其特征在于包括如下步骤:

(1)采用多弧离子镀方法,镀膜设备处于洁净空间内,洁净度十万级以内,冷却水温度在15~24℃,湿度小于55%;打开镀膜设备,抽真空至满足本底真空要求:镀膜室真空度<5×10-3Pa,对叶片基底加热至180~220℃;同时,对压气机叶片基底表面超声波清洗处理,依次采用去离子水、丙酮、酒精、去离子水清洗压气机叶片基底,清洗时间10~30min;

(2)叶片基底固定于镀膜机内部星轮式基片架上,通入氩气至真空度在1~2×10-1Pa之间,进行氩离子清洗,偏压电源-300~-450V,时间8~15min;

沉积过渡层(1):抽真空至1×10-2Pa以下,充入氩气,维持真空度1~5×10-1Pa,开启金属钛靶或铬靶电源,负偏压-30V~-60V,镀膜时间5~10min;

(3)沉积氮化钛层(21):充入氮气,逐步提高流量,降低氩气流量,同时开启金属钛靶或金属铬电源,偏压-40V~-260V,偏压电源逐渐增大,镀膜时间18~22min;

沉积氮化锆钛层(22):氮气流量逐步减小,氩气流量逐步增大,金属钛靶电源偏压逐渐减小,同时开启金属锆靶偏压电源,偏压在-40V~-260V,偏压逐渐增大,镀膜时间25~35min;

(4)沉积氮化铬锆钛层(31):氮气流量逐渐增加,氩气流量逐渐减小,开启金属铬靶电源,金属钛、铬靶电源偏压逐渐增大,金属锆靶电源偏压逐渐减小,偏压在-40V~-260V,镀膜时间25~35min;

沉积氮化铬锆铝钛层(32):氮气流量逐渐减小,氩气流量逐渐增加,开启金属铝靶电源,金属钛、铬靶电源偏压逐渐减小,金属锆、铝靶电源偏压逐渐增大,偏压电源在-40V~-260V,镀膜时间18~22min;镀膜过程结束,制得用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜。

10.根据权利要求9所述的用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜的制备方法,其特征在于:在步骤(2)至(4)中,镀膜过程中,维持真空度基本不变,保持氮气偏压>1×10-1Pa;叶片温度维持在180~220℃之间;电源电流在20~60A,星轮式基片架公转速度3~15r/min;在步骤(4)中,在镀膜过程中,维持真空度基本不变,真空度为1.5~3×10-1Pa;镀膜结束后,充氩气保压至叶片基底温度降至室温再出片,制得用于航空涡喷发动机压气机叶片的防冲蚀梯度膜。

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