MS涂层技术的应用(上)

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　　从喷气发动机开始应用以来，人们一直在不断努力提高发动机的性能。以提高喷气发动机推力、燃料消耗比为特点的高性能及环境适应性要求，一年比一年高。
9 J1 O. E$ E$ G8 s$ g3 Y& @3 ~* u　　为满足(适应)这些高性能的要求，对发动机本身的轻量化、透平发动机的高温化及压缩机的高压化等提出了更高的要求，在生产技术上也需有大的发展。生产技术决定了竞争力，表面改性技术是竞争力中的关键。
/ ^3 H8 Q: f! j1 }1 u8 Y1 ~　　(1)表面改性(功能膜形成)技术为适应高温化，在新材料开发、表面改性(功能膜形成)技术开发、冷却结构设计和生产技术开发上都得到了发展。
　　在航天航空领域中，喷气发动机等金属零部件上的功能膜形成技术有CVD、PVD、电镀、喷涂、堆焊等，这些技术的缺点是设备投资大，对技能的依赖性强，且有些工艺需增加清洗、制作掩膜等预处理工序及除去掩膜、边界处理等后处理工序，有些还会产生热变形、膜体剥落等问题，不适于流水线生产。
  Y- ]- a1 e& `. H　　(2)新功能膜成形技术
　　IHI和三菱电机开发了一种能集成在机械加工生产线、可制备各种功能膜的新型成形技术，即在放电涂层技术的基础上对模具及工具加工表面进行涂层的新技术。采用该新涂层技术，金属陶瓷薄膜、厚的金属堆焊层以及金属陶瓷和金属的混合层都能形成。由于利用了放电能量，故称之为MS涂层(微弧涂层)。在此技术基础上，进而开发出了适用于各种零部件的功能薄膜或堆焊层。
　　MS涂层技术
　　MS涂层技术是采用含金属或陶瓷等成分的电极进行放电表面处理，形成耐久性、耐磨性优异的高质量功能薄膜技术。由于不需要熟练操作人员和前后处理工序，适合于自动化生产线；又因不需要昂贵的蒸发炉等设备，简化了制造工程，费用大大降低。
　　(1)MS涂层的原理
　　将由涂层材料粉末做成的电极与被处理材料放入绝缘油中加电压，此时，电极与被处理材料间开始脉冲放电(每秒约1万次)，电极材料逐渐向基体迁移，材料溶融接合，形成薄的陶瓷涂层或厚的金属堆焊层。通过选用不同的电极和加工条件，能形成致密光滑或疏松带孔的涂层组织。(2)MS涂层的主要优点金属表面涂层的主要方法有堆焊、喷涂、电镀等，MS涂层和这些方法相比有如下优点(见表1)。
　　表1 MS涂层和其它技术的比较
0 V2 p% o, \2 H5 K9 B! o# k　　特性：MS涂层-电镀-堆焊-喷涂
- v/ j2 C2 n% `) x$ D5 `　　集成于生产线：容易-困难-困难-困难
　　费用：小-大-中-大
7 v" o+ L. a7 R5 p+ X& g) Q9 w　　前后序处理：几乎不需要-掩膜保护-需精加工-掩膜保护
% ^9 V: H( B! u& N) e: S6 r+ ?2 H5 t　　质量：稳定-可剥落-产生裂纹-可剥落
　　变形：没有-没有-大-有
　　涂层材质：陶瓷、金属-金属-金属-陶瓷、金属
　　环境：○-△-△-△
3 e9 i" O8 B, |/ V* M" p9 l7 I, s　　①基体变形极小，没有裂纹
　　焊接时焊接部分的热胀冷缩很大，极易产生变形及裂缝。MS涂层时产生的是微量级的微细脉冲放电，由于在其局部反复进行溶融接合，基体的收缩受到限制，因此变形很小，没有裂纹。
　　②涂层薄膜不会剥离采用喷涂、电镀等方法时金属仅附着在基体的表面，有剥离的可能性，而MS涂层是溶融接合，不会产生剥离。
" j; N& d# d, f: m2 s3 [, [　　③能在要求位置上加工，毋需前处理工序由于MS涂层只在电极和基体放电处生成涂层，因此不像喷涂、电镀等工艺需掩膜保护等前处理工序。
1 U* y$ h" y3 A　　④不依赖于技能就能确保可靠的质量传统的溶接作业，为了保证质量，需要熟练技工手工作业，而采用MS涂层设备，不依赖于熟练技工，就能确保质量的可靠。
　　⑤组建小规模生产线成为可能喷涂、电镀等设备规模大才能组成生产线，而MS涂层设备规模小，能方便组成生产线。应用实例和可应用场合MS涂层技术在喷气发动机中的应用有的正在进行试验，有的已在飞机上进行了实际工况的验证。
文章关键词： MS涂层