一种智能涂层及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种智能涂层，包括基底、覆盖在所述基底表面上的绝缘层、设置在所述绝缘层表面上具有压电效应且相互交叉，呈网格状的多个第一传感单元和多个第二传感单元、覆盖在所述第一传感单元、第二传感单元和绝缘层表面上的耐磨层。所述智能涂层可以对零件表面（即耐磨层）的磨损状态实时监控、反馈，因此无需再粘贴传感器，与现有的通过粘贴来结合的传感器和基底相比，本申请所提供的智能涂层可以避免传感器和基底之间粘合度差的问题。而且可以精确定位损伤位置，为零件表面的磨损状态提供更多、更准确的信息，更利于对零件表面的磨损状态的监测与后期分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面涂层
，更具体地说，涉及ー种智能涂层及其制备方法。
技术介绍
现有零件表面在服役时，若其动态损伤无法感知，则无法掌控零件表面的磨损状态。当前的零件表面疲劳磨损试验多以震动、摩擦系数、温度等因素的变化作为评估零件表面磨损状态的判断依据。当选定判断因素的实际值超过了预设的门槛值，则说明零件表面失效，然后对失效件进行断ロ分析，通过经验或经典理论反向推断出失效机理。但是这种以“事后判断”为主的失效行为与机理研究，不能判断零件表面的临界失效状态，故无法建立可动态监测并控制零件表面失效的掌控机制。由于智能传感元件可以实时监控零件表面的磨损状态，因此,在零件表面上设置智能传感单元便成了人们的首选。当前常用的ー种智能传感单元是压电传感器，所述压电传感器是利用压电材料的压电效应制备的。在压电传感器在应用到机械设备的过程中，需要将压电传感器粘贴到设备(或零件)上。但是，由于ー些机械设备的结构复杂或工作环境恶劣，使得所述压电传感器与设备间的结合度差，造成了压电传感器的检测精度差，甚至脱落的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供ー种智能涂层及其制备方法，该智能涂层的方法能够极大地提高传感器与设备基底间的结合強度，进而避免压电传感器的检测精度差，甚至脱落的问题。。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案ー种智能涂层，包括基底，所述基底为任意形状的基底；绝缘层，所述绝缘层覆盖在所述基底表面上；多个第一传感单元和多个第二传感单元，所述第一传感单元和第二传感单元设置在所述绝缘层表面上，具有压电效应，且所述第一传感单元沿第一方向延伸，所述第二传感単元沿第二方向延伸，所述多个第一传感单元和多个第二传感单元相互交叉，呈网格状；耐磨层，所述耐磨层覆盖在所述第一传感单元、第二传感单元和绝缘层表面上。优选的，所述第一方向与第二方向相互垂直。优选的，所述第一传感单元宽度和第二传感单元的宽度均为I. 5mm 2. 5_。优选的，相邻的两个第一传感单元之间的距离和相邻的两个第二传感单元之间的距离均为3_ 4mm。优选的，所述绝缘层为氧化铝层或氧化钛层或氧化铝与氧化钛的合金层。优选的，所述第一传感单元和第二传感单元的制作材料为PbTi03。优选的，所述耐磨层为FeGrBSi层。优选的，所述智能涂层还包括第一上电极，所述第一上电极设置在所述第一传感单元表面上；第一下电极，所述第一下电极设置在所述第一传感单元下表面边缘；第二上电极，所述第二上电极设置在所述第二传感单元表面上；第二下电极，所述第二下电极设置在所述第二传感单元下表面边缘。ー种智能涂层的制备方法，包括在一基底表面上形成绝缘层；在所述绝缘层表面上形成多个第一传感单元和多个第二传感单元，所述第一传感单元沿第一方向延伸，所述第二传感单元沿第二方向延伸，所述多个第一传感单元和多个第二传感单元相互交叉，呈网格状；在所述第一传感单元、第二传感单元和绝缘层表面上形成耐磨层；对所述第一传感单元和第二传感单元进行极化处理，使所述第一传感单元和第二传感单元具有压电效应。优选的，所述在一基底表面上形成绝缘层，包括 通过超音速等离子喷涂エ艺在所述基底表面上形成绝缘层。优选的，所述在所述绝缘层表面上形成多个第一传感单元和多个第二传感单元，包括将具有多个第一传感单元和多个第二传感单元形状的掩膜覆盖在所述绝缘层表面上；通过超音速等离子喷涂エ艺在所述绝缘层表面上形成多个第一传感单元和多个第二传感单元。优选的，在所述第一传感单元、第二传感单元和绝缘层表面上形成耐磨层，包括通过超音速等离子喷涂エ艺在所述第一传感单元、第二传感单元和绝缘层表面上形成耐磨层。优选的，所述方法还包括在所述第一传感单元表面上形成第一上电极；在所述第一传感单元下表面边缘形成第一下电极；在所述第二传感单元表面上形成第二上电极；在所述第二传感单元下表面边缘形成第二下电极；烘干。优选的，在一基底表面上形成绝缘层之前，还包括对所述基底表面进行预处理，得到粗糙的基底表面。一种基于上述智能涂层的定位方法，包括当所述耐磨层受到磨损损伤时，所述多个第一传感单元产生多个第一检测信号，所述多个第二传感单元产生多个第二检测信号；对所述多个第一检测信号和多个第二检测信号进行筛选，选取最大的第一检测信号和最大的第二检测信号；通过产生最大第一检测信号的第一传感单元定位所述耐磨层在第二方向上的损伤位置；通过产生最大第二检测信号的第二传感单元定位所述耐磨层在第一方向上的损伤位置；通过所述耐磨层在第一方向上和第二方向上的损伤位置确定所述耐磨层的损伤位置。由于本申请所提供的智能涂层的多个第一传感单元和多个第二传感单元具有压电效应，在所述第一传感单元、第二传感单元和绝缘层表面上覆盖耐磨层，则可以对零件表面(即耐磨层)的磨损状态实时监控、反馈，因此无需再粘贴传感器，与现有的通过粘贴来结合的传感器和基底相比，本申请所提供的智能涂层可以避免传感器和基底之间粘合度差的问题。而且所述第一传感单元沿第一方向延伸，所述第二传感单元沿第二方向延伸，所述多个第一传感单元和多个第二传感单元相互交叉，呈网格状，则在所述耐磨层受到损伤的时候，所述多个第一传感单元和多个第二传感单元均会产生电信号，而且距离损伤位置最近的第一传感单元所产生的电信号最強，同样，距离损伤位置最近的第二传感单元所产生的电信号也是最强的，通过对最强电信号的检测，可以精确定位损伤位置，为零件表面的磨损状态提供更多、更准确的信息，更利于对零件表面的磨损状态的监测与后期分析。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本专利技术实施例所提供的ー种智能涂层制的俯视图；图2为本专利技术实施例所提供的ー种智能涂层沿B-B’线的剖面图；图3为本专利技术实施例所提供的ー种智能涂层制备方法的流程示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术实施例公开了ー种智能涂层，如图I (图I中为了方便查看，用虚线表示出了第一传感单元和第二传感单元的延伸线)和图2所示，包括基底I，所述基底I为任意形状的基底，即所述基底I可以为任意形状的零件，优选为所述基底为金属基底，更优选的为45#钢，即所述基底可以为蒸汽透平机、压缩机、泵的运动零件，还可为齿轮、轴、活塞销等零件(零件需经高频或火焰表面淬火)，并可以为铸件；或者，所述基底为铜基底或铝基底，以适应其他场合应用的部件。绝缘层2，所述绝缘层2覆盖在所述基底I表面上，且所述绝缘层2优选为氧化铝层或氧化钛层或氧化铝与氧化钛的合金层。多个第一传感单元31和多个第二传感单元32，所述第一传感单元31和第二传感単元32位于同一层，设置在所述绝缘层2表面上。且所述第一传感单元31沿第一方向延伸，呈长条状，宽度为I. 5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能涂层，其特征在于，包括：基底，所述基底为任意形状的基底；绝缘层，所述绝缘层覆盖在所述基底表面上；多个第一传感单元和多个第二传感单元，所述第一传感单元和第二传感单元设置在所述绝缘层表面上，具有压电效应，且所述第一传感单元沿第一方向延伸，所述第二传感单元沿第二方向延伸，所述多个第一传感单元和多个第二传感单元相互交叉，呈网格状；耐磨层，所述耐磨层覆盖在所述第一传感单元、第二传感单元和绝缘层表面上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王海斗，邢志国，徐滨士，卢晓亮，朱丽娜，康嘉杰，马国政，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：发明
国别省市：