陶瓷、金屬表面的MS涂層技術

航空發動機中的生產技術

從噴氣發動機開始應用以來，人們一直在不斷努力提高發動機的性能。以提高噴氣發動機推力、燃料消耗比為特點的高性能及環境適應性要求，一年比一年高。

為滿足（適應）這些高性能的要求，對發動機本身的輕量化、透平發動機的高溫化及壓縮機的高壓化等提出了更高的要求，在生產技術上也需有大的發展。生產技術決定了競爭力，表面改性技術是競爭力中的關鍵。

（1）表面改性（功能膜形成）技術

為適應高溫化，在新材料開發、表面改性（功能膜形成）技術開發、冷卻結構設計和生產技術開發上都得到了發展。

在航天航空領域中，噴氣發動機等金屬零部件上的功能膜形成技術有CVD、PVD、電鍍、噴涂、堆焊等，這些技術的缺點是設備投資大，對技能的依賴性強，且有些工藝需增加清洗、制作掩膜等預處理工序及除去掩膜、邊界處理等后處理工序，有些還會產生熱變形、膜體剝落等問題，不適于流水線生產。

（2）新功能膜成形技術

IHI和三菱電機開發了一種能集成在機械加工生產線、可制備各種功能膜的新型成形技術，即在放電涂層技術的基礎上對模具及工具加工表面進行涂層的新技術。采用該新涂層技術，金屬陶瓷薄膜、厚的金屬堆焊層以及金屬陶瓷和金屬的混合層都能形成。由于利用了放電能量，故稱之為MS涂層（微弧涂層）。在此技術基礎上，進而開發出了適用于各種零部件的功能薄膜或堆焊層。

MS涂層技術

MS涂層技術是采用含金屬或陶瓷等成分的電極進行放電表面處理，形成耐久性、耐磨性優異的高質量功能薄膜技術。由于不需要熟練操作人員和前后處理工序，適合于自動化生產線；又因不需要昂貴的蒸發爐等設備，簡化了制造工程，費用大大降低。

（1）MS涂層的原理

將由涂層材料粉末做成的電極與被處理材料放入絕緣油中加電壓，此時，電極與被處理材料間開始脈沖放電（每秒約1萬次），電極材料逐漸向基體遷移，材料溶融接合，形成薄的陶瓷涂層或厚的金屬堆焊層。通過選用不同的電極和加工條件，能形成致密光滑或疏松帶孔的涂層組織。

（2）MS涂層的主要優點

金屬表面涂層的主要方法有堆焊、噴涂、電鍍等，MS涂層和這些方法相比有如下優點（見表1）。

表1 MS涂層和其它技術的比較
特性：MS涂層－電鍍－堆焊－噴涂
集成于生產線：容易－困難－困難－困難
費用：小－大－中－大
前后序處理：幾乎不需要－掩膜保護－需精加工－掩膜保護
質量：穩定－可剝落－產生裂紋－可剝落
變形：沒有－沒有－大－有