防腐蝕超厚塗層在飛機發動機上的應用

多年來，典型的PVD塗層都是非常薄的超硬耐磨膜層，多數應用在刀具上，如鑽頭、銑刀、鉸刀、刀片和滾刀等，也應用在各種模具上。這種應用的典型膜層厚度在1~5μm左右，當然也有特殊應用的膜層厚度接近10μm左右。然而，在汽車製造業和航空航太領域上的特殊應用膜層已經遠遠超過5μm。試驗已經證明在這些領域裏的特殊應用膜層越厚，耐磨性能和抗腐蝕性能更好。目前，有這種需要的超厚膜層可達到10~50μm左右，有些膜層甚至更厚。

　　目前，80%的PVD超硬膜層都是通過電弧蒸發技術沈積形成的。通過電弧蒸發形成的塗層有很多卓越的優點，如性價比高、質量非常好;從材料和能源成本考慮，這種技術是投資最低、最有競爭力的塗層。另外，由於在真空狀態下電弧蒸發而形成的高度離子化，這種技術還可以獲結合力最好和最緻密的膜層。

　　在過去的10年裏，Al基超硬塗層佔據著特別重要的位置。如今，大部塗層廠家均可提供各種鋁含量的塗層。另外，Cr基塗層也越來越多地被應用。所有這些塗層都是複合塗層。特別是複合塗層可以大大減少膜層的內張力，以及降低膜層表面液滴尺寸。另外，這些膜層大部分都是納米結構膜層，每個單層膜層只有20~50nm的厚度。

　　今天，這種結構的膜層已經成爲最先進的保護飛機發動機部件的塗層，例如渦輪葉片的耐磨損和防腐蝕塗層。這種以Ti和TiN爲基礎的軟硬交替的超厚膜層是第一代防腐蝕膜層，可以爲渦輪葉片提高2~3倍的使用壽命。目前這些塗層被廣泛應用在非常惡劣的環境中，例如在沙漠中的直升飛機發動機，但是也越來越多地應用在商用飛機發動機上。

　　在航空工業中的特殊耐磨和防腐蝕應用中，均需要超厚的PVD塗層。圖中爲是TiN塗層的飛機發動機葉片(整體集成葉片)，膜層厚度爲20μm。在沈積過程中，工藝溫度是影響葉片疲勞壽命的最具決定性的參數之一。目前這種TiN結構的超厚塗層已經成爲最先進的飛機發動機葉片塗層。隨著塗層技術的發展，Al基加厚塗層已經成爲第二代更優秀的發動機葉片塗層。

　　綜上所述，在所有的PVD塗層工藝中，電弧沈積塗層技術已成爲用於工業化生産的最經濟耐磨、防腐蝕塗層。今天，世界上80%的PVD超硬塗層都是採用電弧沈積技術得到的，事實也證明了PVD超厚塗層是可以以最經濟的方式達到10~50μm左右。

資料來源：中國刀具商務網

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