制造包含基材和基材涂层的飞行器部件的方法
【专利说明】制造包含基材和基材涂层的飞行器部件的方法
[0001] 本发明设及制造部件（例如航空部件）的方法，所述部件包含基材，所述基材至少 部分涂覆有对基材进行保护的涂层。
[000引发明背景
[0003] 举例来说，制造部件的方法是已知的，包括通过金属浴的方式向金属基材上施涂 铭涂层，涂层同时起了保护基材W及使其具有功能粗趟度的作用。希望使得铭磨损最小化， 因为其对于健康和环境是有害的。
[0004] 发明目的
[0005] 本发明的目的是提出一种制造部件的方法，所述部件包括基材和形成在基材表面 上的一层涂层，所述方法能够使得涂层中任意的铭需求最小化（优选消除该需求）。
[000引 发明概述
[0007] 本发明基本上设及一种制造部件的方法，所述部件包括至少部分被涂层覆盖的金 属基材，所述方法包括：
[0008] 制备用于覆盖的基材表面，从而获得具有粗趟度Ra的经制备的表面，Ra是0. 6微 米（ym)至 1. 6ym，优选 0. 8-1. 6ym;
[0009] 在基材的经制备的表面上形成涂层，该涂层通过喷涂形成，其采用高速氧燃料 (HVCF)型喷涂方法来喷涂含至少一种金属碳化物的颗粒的粉末混合物，所述颗粒的尺寸严 格地小于1ym，并且W该种方式形成的涂层的厚度小于50ym;然后
[0010] 通过抛光值）对所述涂层的至少一个表面进行精整，该精整使得确保其粗趟度Ra 小于1. 6ym。
[0011] 为了确保已经形成的涂层的厚度确实落在预定厚度范围内，通过感应或通过祸流 在多个点位进行测量，从而获得层的最小和最大厚度值（粗趟度谷）。进行本发明的方法所 要求的层的厚度值是该些各个点位测量的平均值，应理解的是，所有点位测量都不可W超 过55ym的层厚度。
[0012] 为了理解本发明，粗趟度Ra是具有测得的粗趟度的表面轮廓和轮廓的平均线之 间的算术平均差。通过采用下文所述的方法，沿着轮廓进行一系列测量，获得该粗趟度Ra 的值。
[0013]HV0F型喷涂法是通过采用经由点燃燃料与氧化剂获得的燃烧气体，来喷涂含颗粒 的粉末混合物的方法。此类气体的速度和温度使得混合物的颗粒被粉碎化（此处是金属碳 化物的颗粒），将它们W足够的能量喷射到基材上并与其附着，从而在基材上形成涂层。通 常，在HV0F喷涂法中，燃烧气体具有超音速。
[0014] 令人惊讶的是，通过小的层厚度（小于50ym，优选大于30ym)与小的颗粒尺寸 (对于平均颗粒尺寸，尺寸严格地小于1ym，优选约为450纳米（nm) ±50nm，其中平均颗粒 尺寸是至少50重量％的颗粒的颗粒尺寸）W及小于1. 6ym的基材粗趟度Ra水平，本发明 获得了W下数个优势：
[0015]A降低了形成在基材上的层破裂/脱离的风险；
[001引 B维持了免受腐蚀的保护水平；化及
[0017] c降低了对层进行喷涂所需的时间并降低了w该种方式形成的层的重量。
[0018] 应观察到的是，本发明能够省略研磨步骤，所述研磨步骤常用于调节涂层的形状 并用于调节其表面状态。因而，本发明的方法可W通过喷涂步骤产生层厚度，所述层厚度直 接是所需尺寸外加一点点多余的部分，该一点点多余的部分通过抛光去除，而无需任意研 磨调节该尺寸。应观察到的是，通过抛光（polishing)对涂层进行精整（finishing)的步骤 去除的厚度严格地小于20ym，优选为5-10ym(该值对应多余的厚度），而研磨（grinding) 去除至少30ym，因而该两个操作在其作用上而言是不同的。
[0019] A作为重复的机械应力的结果，降低了层破裂/脱离的风险
[0020] 在包含基材和层的组件上的重复机械应力的作用下，涂层倾向于在其厚度方向开 裂，然后一点一点地变得分层并W片状脱离。该种现象被称为"散裂"。通过增加层厚度和 增加施加到层的应力，该散裂现象变得更为糟糕。因此且令人惊讶的是，本发明的方法能够 增加层耐受应力的能力，即使它设及降低层厚度。
[0021] 发现通过降低颗粒尺寸，获得了更好的微结构，其相比于采用常规尺寸的颗粒 (平均颗粒尺寸大于5ym)具有更好的抗散裂性。
[0022] 发现通过降低层厚度，还降低了散裂现象，因为层具有较少的横向开裂的倾向并 且在界面处传输的总剪切力较小。
[0023] 因而，通过限制颗粒尺寸和层厚度，并且通过在施加层之前调苄基材粗趟度，本发 明限制了任何散裂的风险。
[0024] 虽然层厚度通常大于75ym，但是发现通过将其厚度降低至小于50ym，本发明限 制了由于散裂结果所导致的基材腐蚀。
[00巧]B维持或甚至改善抗腐蚀保护
[0026] 如上文所述，通过加热并将粉末混合物喷涂到用于涂覆的基材上获得涂层。到达 基材的粉末混合物是烙融状态或者至少是软化状态的滴落物的形式。每个滴落物在基材 上变平，并形成一个或多个片状颗粒。本领域技术人员通常将该些片状颗粒称作"哺瓣物 (splat)"。发现通过限制粉末混合物中存在的碳化物颗粒的平均尺寸，获得更好的微结构， 比通过喷涂较大平均尺寸的碳化物颗粒具有更多数量的片状颗粒。
[0027] 因此，通过本发明的方法制造的层的厚度为30-50ym，并且其含有金属碳化物颗 粒，该金属碳化物颗粒的尺寸小于1ym，优选小于600nm，更优选小于450nm，并且优选具有 400nm±50nm的平均颗粒尺寸，存在的重叠片状颗粒的平均数量不小于采用尺寸为数微米 的颗粒获得的75ym涂层中的颗粒数量。
[0028] 对于恒定层厚度，通过增加重叠片状颗粒的平均数量，降低了出现通过层的通道 的风险，因而维持了抗腐蚀的保护水平至少等同于更大、且采用具有数微米尺寸的颗粒制 造的层厚度的水平。
[0029] C降低喷涂所需时间并降低所得到的层的重量
[0030] 此外，通过限制层厚度，本发明能够使得部件轻量化，而不有损其抗腐蚀能力。
[0031] 出于所有该些原因，本发明的方法特别适用于保护飞行器起落架杆，其需要轻的 重量（为了降低飞行器燃料消耗）、能够耐受变化的机械负荷、能够耐受大的温度变化W及 具有良好的抗腐蚀性，同时限制任何出现散裂的风险（该会导致液压机液体受到来自涂层 的颗粒的污染并导致失去密封）。
【附图说明】
[0032] 通过参考附图结合W下具体实践方式的描述，可W更好地理解本发明，其中：
[0033] 图1显示采用本发明的方法制造的部件，具体地，是具有圆柱形表面部分的起落 架杆，所述圆柱形表面部分覆盖有环形涂层，所述环形涂层的作用是提供抗腐蚀保护和提 供使得垫圈滑动的表面；
[0034] 图2是图1的起落架杆的部分放大截面图，其显示基材和涂层；W及 [00巧]图3是显示本发明的方法步骤的逻辑图。
【具体实施方式】
[0036] 如上文所述，本发明的制造方法优选用于生产起落架杆1。该起落架杆通常是由加 工成存在至少一个正面圆柱形部分（ri曲t巧limlricalpodion)的锻件制得的。该正面 圆柱形部分基材（Sub)涂覆有环形涂层Rev,该环形涂层Rev靠着垫圈J摩擦，W允许杆1 相对于起落架的压杆F滑动。该涂层Rev必须同时为杆1提供抗腐蚀性保护W及提供杆1 和压杆F之间的密封，从而限制任意液压机液体泄漏的风险。
[0037] 应观察到的是，基材Sub是钢或铁型金属合金。
[003引从图3可W看出，制造部件1的方法包括：
[003引 A制备（制备基材（PrepaSub));制备基材（Sub)的用于覆盖的表面S，该制备方 式使得其粗趟度Ra为0. 6-1. 6ym，优选0. 8-1. 6ym;
[0040] B测量（测量Ral(MesRal)) ;W确保经制备的表面确实具有所需的粗趟度Ral; 然后
[0041] C形成（投射（Proj));在基材的经制备的表面S上形成涂层Rev,该涂层Rev通过 粉末混合物的HV0F型喷涂投射（Proj)形成，所述粉末混合物含有金属碳化物的颗粒G，该 些颗粒G的尺寸严格地小于1ym，并且W该种方式形成的涂层Rev的最小厚度巧P最小） 小于50ym且大于30ym;W及然后
[0042]通过抛光D对所述涂层Rev的至少一个表面S2进行精整（精整Rev(FinitRev))， 从而确保其粗趟度Ra小于1. 6ym(涂层Rev的粗趟度Ra记作Ra2)。
[0043] 通过喷砂进行制备基材Sub的表面S的步骤A。
[0044] 通过粉末混合物的HV0F喷涂进行形成涂层的步骤C。粉末混合物含有涂在粘合 剂中的金属碳化物的颗粒，具体地，涂覆在钻（Co)和铭（化）中的碳化鹤（WC)。钻（Co)作 为粘合剂，铭（Cr)提供抗氧化性保护。该粉末混合物是团结体/团聚体的形式，其具有小 于50ym的最大颗粒尺寸，W及优选10-30ym的平均颗粒尺寸（超过50重量％的粉末混 合物是由颗粒尺寸为10-30ym的团聚体构成的）。团结体通常通过烧结制得，从而在碳化 物和粘合剂材料之间产生桥接。通常在烘箱中进行烧结，从而使得粘合剂烙化而不使得金 属碳化物的颗粒发生脱碳化（decarbiding)。
[0045] 理想地，粉末混合物中存在的金属碳化物WC的颗粒经校准，W具有严格小 于1ym，优选小于600皿，优选小于