一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法技术

本发明专利技术公开了一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法，属于涂层表面处理技术领域。首先在待测喷涂层样品表面制备保护层，得到样品；然后切割得到的样品，对切割后的样品截面进行打磨、渗胶和磨抛，获得平整光亮截面；最后通过扫描电镜对得到的平整光亮截面以背散射拍照，得到截面照片；将截面照片导入有限元模拟软件中，得到待测喷涂层表面形貌二维曲线。该方法能够使待测喷涂层表面以待测喷涂层低亮度区与金属镀层或金属涂层高亮度区界面的形式准确显化出来，避免直接获取喷涂层表面形貌时涂层崩塌掉块对获取完整准确表面形貌的影响，准确获得真实涂层的二维表面形貌曲线。线。线。

【技术实现步骤摘要】
一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法


[0001]本专利技术属于涂层表面处理
，具体涉及一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法。

技术介绍

[0002]涂层可以有效避免工作介质直接接触基体，对基体形成良好的保护。采用热喷涂方法在基体表面制备的涂层表面粗糙不平，表面容易出现较大的应力集中，导致涂层发生开裂甚至提前失效。因此，开展涂层表面形貌对涂层在服役过程中应力演变及失效行为影响的研究，对于掌握涂层失效机理、优化涂层结构设计以及延长涂层服役寿命具有重要意义。通过实验研究无法了解涂层在服役环境中的失效过程，但建立具有真实表面形貌的涂层模型进行有限元计算可以模拟出涂层在服役过程中的应力分布及失效行为的发生。
[0003]目前，二维涂层模型主要采用人工假设的半圆形貌、正弦形貌或直接描制的涂层崩塌缺损的喷涂层表面形貌来建立。以假设的半圆及正弦形貌建立的涂层模型过于理想化，无法展示出真实形貌下涂层应力演变规律及失效行为的产生。以直接描制的涂层崩塌缺损的喷涂层表面形貌建立的涂层模型，还包括了一些不属于涂层本身的表面缺陷，无法准确模拟出涂层失效过程。
[0004]为了克服上述问题，需要获取准确的涂层表面真实形貌，而如何准确获得真实涂层的二维表面形貌曲线，仍是当前面临的技术难题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法，解决现有技术中采用人工假设的半圆形貌、正弦形貌或直接描制的涂层崩塌缺损的喷涂层表面形貌来建立二维涂层模型无法准确模拟出涂层失效过程的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术公开了一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1、在待测喷涂层样品表面制备保护层，得到样品；
[0009]步骤2、切割步骤1得到的样品，对切割后的样品截面进行打磨、渗胶和磨抛，获得平整光亮截面；
[0010]步骤3、通过扫描电镜对步骤2得到的平整光亮截面以背散射拍照，得到截面照片；将截面照片导入有限元模拟软件中，得到待测喷涂层表面形貌二维曲线。
[0011]优选地，步骤1中，所述保护层为金属镀层和涂层，或者为金属涂层。
[0012]进一步优选地，所述金属为镍。
[0013]进一步优选地，所述金属镀层和金属涂层的体积平均当量原子序数差别超过待测喷涂层的30％。
[0014]优选地，当保护层为金属镀层和涂层时，金属镀层表面的涂层与待测喷涂层表层
硬度相同或高于待测喷涂层样品表层硬度1/2。
[0015]优选地，当保护层为金属镀层和涂层时，金属镀层的厚度为0.1～2μm。
[0016]优选地，当保护层为金属镀层和涂层时，金属镀层通过化学镀金属、磁控溅射法镀金属或电镀法镀金属得到。
[0017]优选地，当保护层为金属镀层和涂层时，所述涂层的厚度为30～200μm。
[0018]优选地，当保护层为金属涂层时，金属涂层的厚度≥20μm。
[0019]优选地，步骤2中，将切割后的样品截面打磨至粗糙度≤20μm。
[0020]优选地，步骤2中，磨抛通过控制磨抛材料、磨抛力度和磨抛时间，使磨抛去除厚度小于胶渗入厚度的2/3。
[0021]优选地，步骤2中，渗胶步骤为：首先将待测喷涂层样品放入渗胶模具中，抽真空至压力低于0.01MPa；然后将液体胶倒入抽真空后的渗胶模具中，待液体胶完全包裹待测喷涂层样品或完全覆盖待测喷涂层截面之后，再泄真空，将液体胶压入涂层截面的孔隙内；最后将样品静置2～4h，充分排除胶内气体后固化，完成渗胶。
[0022]优选地，步骤3中，若截面照片标尺的尺寸在有限元模拟软件中发生变化，按比例将标尺的尺寸调整为实际尺寸。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术提供的一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法，在待测喷涂层样品表面制备保护层，使待测喷涂层表面以待测喷涂层低亮度区与金属镀层或金属涂层高亮度区界面的形式准确显化出来，能够避免直接获取喷涂层表面形貌时涂层崩塌掉块对获取完整准确表面形貌的影响，准确获得真实涂层的二维表面形貌曲线。该方法通过建立能反映涂层真实表面形貌的模型来模拟涂层在实际服役条件下失效行为的发生，能够完善涂层失效机理，指导涂层结构优化，延长涂层服役寿命。
[0025]进一步地，在金属镀层表面喷涂一层涂层，位于待测喷涂层和涂层之间的薄的金属镀层就可以使待测喷涂层表面形貌显化出来，并防止待测喷涂层表面和金属镀层在磨抛时剥落。
[0026]进一步地，金属镀层表面喷涂的涂层的硬度与待测喷涂层表层硬度相同，能够防止金属镀层在打磨时剥落。
[0027]进一步地，金属镀层的厚度为0.1～2μm，金属涂层的厚度≥20μm，即在待测喷涂层和涂层之间有一定厚度或者金属涂层有一定厚度，能够使待测喷涂层和保护层的界面清晰可见，也就是待测喷涂层的表面清晰可见。
附图说明
[0028]图1为通过金属镀层显化的待测喷涂层表面形貌示意图；
[0029]图2为通过金属涂层显化的待测喷涂层表面形貌示意图。
具体实施方式
[0030]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0031]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0032]本专利技术中，体积平均当量原子序数的计算方法为：体积平均当量原子序数＝当量原子序数/密度，当量原子序数由各原子的原子序数按摩尔比进行加权平均得到。
[0033]实施例1
[0034]本实施例的准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法，包括如下步骤：
[0035](1)镍镀层制备
[0036]首先根据体积平均当量原子序数的计算方法，筛选出体积平均当量原子序数超过待测喷涂层样品材料30％的金属镍作为保护层中金属镀层材料。然后将乳酸、碳酸钠、次亚磷酸钠和硫酸镍以质量比8:1:12:8的比例混合，加水至3L，再加入27mL氨水和质量为碳酸钠质量1/2的硼酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在待测喷涂层样品表面制备保护层，得到样品；步骤2、切割步骤1得到的样品，对切割后的样品截面进行打磨、渗胶和磨抛，获得平整光亮截面；步骤3、通过扫描电镜对步骤2得到的平整光亮截面以背散射拍照，得到截面照片；将截面照片导入有限元模拟软件中，得到待测喷涂层表面形貌二维曲线。2.根据权利要求1所述的一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法，其特征在于，步骤1中，所述保护层为金属镀层和涂层，或者为金属涂层。3.根据权利要求2所述的一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法，其特征在于，所述金属镀层和金属涂层的体积平均当量原子序数差别超过待测喷涂层的30％。4.根据权利要求2所述的一种准确获取喷涂层表面形貌二维曲线的方法，其特征在于，当保护层为金属镀层和涂层时，金属镀层表面的涂层与待测喷涂层表层硬度相同或高于待测喷涂层样品表层硬度1/2。5.根据权利要求2所述的一种准确获取喷涂层表面形...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冠军，黄亚萍，陈林，王强，彭文雅，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：