特种涂层材料标准中技术指标要素命名的标准化建议

特种涂层材料标准中技术指标要素命名的标准化建议
发布时间：2021-09-23T12:53:29.476Z 来源：《时代建筑》2021年12期6月下作者：杨康
[导读] 特种涂层在军工武器装备中具有非常广泛的应用，对军工武器装备零部件在磨损、冲蚀、腐蚀、高温氧化等环境下的使用稳定性、可靠性以及服役寿命的提升具有至关重要的作用[1,2]。

典型的特种涂层包括耐磨涂层、抗腐蚀涂层、抗冲蚀涂层、抗氧化涂层、热障涂层、可磨耗封严涂层等，并且同一部件往往会采用多种特种涂层材料，以航空发动机热端部件为例，有用于涡轮叶片表面的热障涂层，有用于叶片内腔表面的抗氧化涂层，有用于涡轮外环的可磨耗封严涂层，有用于涡轮叶片叶尖的耐磨涂层等，所采用的工艺包括物理气相沉积、化学气相沉积、等离子喷涂、超音速火焰喷涂等[3]。

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摘要：特种涂层在军工武器装备中具有非常广泛的应用，对军工武器装备零部件在磨损、冲蚀、腐蚀、高温氧化等环境下的使用稳定性、可靠性以及服役寿命的提升具有至关重要的作用[1,2]。

典型的特种涂层包括耐磨涂层、抗腐蚀涂层、抗冲蚀涂层、抗氧化涂层、热障涂层、可磨耗封严涂层等，并且同一部件往往会采用多种特种涂层材料，以航空发动机热端部件为例，有用于涡轮叶片表面的热障涂层，有用于叶片内腔表面的抗氧化涂层，有用于涡轮外环的可磨耗封严涂层，有用于涡轮叶片叶尖的耐磨涂层等，所采用的工艺包括物理气相沉积、化学气相沉积、等离子喷涂、超音速火焰喷涂等[3]。

关键词：特种涂层；技术指标；标准化
1 技术指标要素命名分析及建议
1.1 表观指标要素
特种涂层材料的表观指标要素主要是指能够直接在产品上直接体现而无需进行试样级表征试验的技术指标要素，如涂层的外观、厚度、表面粗糙度等指标要素。

可以看出，不同特种涂层材料标准在涂层表观指标要素的命名方面存在较大差异。

在外观命名方面，现行标准存在“外观”“外观质量”“涂层外观质量”等几种命名方式，由于特种涂层均以涂覆于基体材料表面的方式来实现零件基体表面性能的提升，但在特种涂层涂覆过程中往往会对基体材料本身产生一定的影响，因此在对特种涂层外观指标规定时不仅对涂层本身的外观进行要求，还会对涂层边界附近基体材料的外观要求进行规定，如涂层边界与基体的过渡区控制要求、涂层边缘基体材料的变色控制等，因此采用“外观”命名方式更为合理。

在厚度命名方面，现行标准存在“厚度”、“涂层厚度”、“厚度控制”等几种命名方式，由于单独以“厚度”命名时会与基体材料的厚度相混淆造成理解上产生偏差，因此采用“涂层厚度”命名方式更为合理。

在表面粗糙度命名方面，现行标准存在“表面粗糙度”、“表面状况”等几种命名方式，从规范性和含义表达来说，“表面粗糙度”命名方式更为合理。

1.2 基本性能指标要素
特种涂层材料的基本性能指标要素主要是指涂层的显微结构、结合状态等特种涂层基本的技术指标要素，如涂层的显微组织、相结构、弯曲性能、结合强度、硬度等指标要素。

可以看出，现行不同特种涂层材料航空行业标准在涂层基本性能指标要素的命名方面存在一定差异。

在显微组织命名方面，现行标准存在“金相组织”“显微组织”“微观组织”等几种命名方式，由于对特种涂层显微组织的检测可以采用金相分析或扫描电子显微镜分析等方法，“显微组织”命名在规范性和含义表达方面更为合理。

在结合强度命名方面，现行标准存在“结合强度”“结合力”等几种命名方式，另外在型号标准和企业标准中也常用“拉伸结合强度”命名方式，考虑到拉伸只是结合强度检测的具体方式并在标准的检测方法中进行了规定，因此采用“结合强度”命名方式更为合理。

在硬度命名方面，虽然目前航空行业标准均以“硬度”命名，但是在型号标准和企业标准中也广泛采用“涂层硬度”“显微硬度”“洛氏硬度”等命名方式，为明确硬度的针对性并弱化具体硬度检测类别，采用“涂层硬度”命名方式更为合理。

1.3 功能特性指标要素
特种涂层材料的功能特性指标要素主要是指与特种涂层的使用工况相关而能够反应涂层功能特性的技术指标要素，如涂层的耐磨、耐蚀、抗氧化性能等指标要素。

现行标准对特种涂层部分功能特性指标要素的典型命名及其差异见表3。

可以看出，不同特种涂层材料标准在涂层功能特性指标要素的命名方面存在较大差异。

在耐盐雾性能命名方面，现行标准存在“耐盐雾性能”“耐蚀性”等命名方式，此外型号标准和企业标准中还存在“盐雾性能”“耐盐雾腐蚀性能”等命名方式，考虑到特种涂层的耐盐雾试验是一种腐蚀试验，考察涂层的耐腐蚀性能，但耐蚀性本身又包含盐雾、湿热、霉菌、暴晒等多种腐蚀方式，因此为明确具体腐蚀试验方式，采用“耐盐雾腐蚀性能”命名方式更为合理。

在抗热震性能命名方面，现行标准存在“抗热震性能”“热震性能”“涂层热震性能”等命名方式，考虑到热震试验是考察特种涂层抵抗热震的能力，而且热震试验需要涂层与零件基体材料作为一个整体同时进行考核，因此采用“抗热震性能”命名方式更为合理。

在抗氧化性能命名方面，现行标准存在“抗氧化性能”“涂层静态氧化性能”“静态抗氧化性能”等命名方式，综合考虑
采用“抗氧化性能”命名方式更为简洁，而且目前标准的通用性更强。

在抗燃气热腐蚀性能命名方面，现行标准存在“抗高温腐蚀性能”、“耐燃气热腐蚀性能”等命名方式，此外型号标准和企业标准中还存在“抗燃气热腐蚀性能”“抗燃气腐蚀性能”“抗高温热腐蚀性能”等命名方式，考虑到命名的通用性以及含义表达的准确性，采用“抗燃气热腐蚀性能”更为合理。

1.4 特殊指标要素
特种涂层材料的特殊指标要素主要是指为更好的对特种涂层质量和性能进行控制而设置的某些特殊指标要素，如涂层的残余应力、热导率、热稳定性能、涂层对基体力学性能影响等指标要素。

残余应力是热喷涂碳化钨耐磨涂层过程中用于控制涂层内部应力状态而设置的技术指标要素，其试验过程具体是通过标准的Almen试片喷涂碳化钨涂层后检测其喷涂前后的弧高值之差来表征涂层的残余应力，因此在某些型号标准和企业标准中对残余应力还采用“弧高值”“Almen弧高值”等命名方式。

相比而言，基于对碳化钨耐磨涂层内部残余应力的控制，采用“残余应力”命名更为合理。

热导率主要是用于表征物理气相沉积热障涂层的隔热能力指标要素，由于与涂层的隔热性能或隔热能力有关，在某些型号标准和企业标准中对热导率还采用“隔热性能”“隔热能力”等命名方式，考虑到该项指标要素最终是针对热障涂层的热导率进行检测和分析的，再通过热导率侧面反映出涂层的隔热性能或隔热能力，因此采用“热导率”命名更为合理。

热稳定性能主要用于表征可磨耗封严涂层的硬度随温度循环变化的波动幅度。

对于可磨耗封严涂层，要求其涂层硬度在温度循环变化时所产生的波动应尽量小，以保证其持续可靠的服役性能，在某些型号标准和企业标准中对热稳定性能还采用“抗热稳定性能”的命名方式，从含义表达的明确性和准确性来说，采用“热稳定性能”更为合理。

2 结论
本文针对特种涂层材料标准中技术指标要素命名体系化、系列化不强的问题，以技术指标要素命名的合理性和准确性为原则，从表观指标要素、基本性能指标要素、功能特性指标要素和特殊指标要素4个方面对特种涂层材料标准中技术指标要素的命名开展了分析研究并给出了标准化建议。

在表观指标要素方面给出的命名建议包括外观、涂层厚度和表面粗糙度；在基本性能指标要素方面给出的命名建议包括显微组织、相结构、弯曲性能、结合强度和涂层硬度；在功能特性指标要素方面给出的命名建议包括耐磨损性能、耐盐雾性能、抗热震性能、抗热冲击性能、抗氧化性能和抗燃气热腐蚀性能；在特殊指标要素方面给出的命名建议包括残余应力、热导率、热稳定性能和涂层对基体力学性能影响。

参考文献
[1]陈礼，顺张斌，蔡元钢.热喷涂涂层在航空发动机上的应用及发展[J].航空制造技术，2011,(11):34-37.
[2]刘鹏，蔡健平，王旭东，等.飞机起落架材料防护技术现状及研究进展[J].装备环境工程，2011,8(2):67-71.
[3]何利民等.高温防护涂层技术[M].北京：国防工业出版社，2012：Ⅶ.
[4]王西昌，吴卿永，徐明，等.军民融合背景下我国金属材料标准融合发展浅析[J].冶金分析，2019,39(2):34-39.。