一種智能涂層及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種智能涂層，包括基底、第一絕緣層、多個(gè)第一傳感單元、第二絕緣層、多個(gè)第二傳感單元和耐磨層，所述多個(gè)第一傳感單元和多個(gè)第二傳感單元具有壓電效應(yīng)。所述智能涂層可以對(duì)零件表面（即耐磨層）的磨損狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、反饋，因此無(wú)需再粘貼傳感器，與現(xiàn)有的通過粘貼來結(jié)合的傳感器和基底相比，本申請(qǐng)所提供的智能涂層可以避免傳感器和基底之間粘合度差的問題。而且可以精確定位損傷位置，為零件表面的磨損狀態(tài)提供更多、更準(zhǔn)確的信息，更利于對(duì)零件表面的磨損狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與后期分析。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及表面涂層
，更具體地說，涉及ー種智能涂層及其制備方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有零件表面在服役時(shí)，若其動(dòng)態(tài)損傷無(wú)法感知，則無(wú)法掌控零件表面的磨損狀態(tài)。當(dāng)前的零件表面疲勞磨損試驗(yàn)多以震動(dòng)、摩擦系數(shù)、溫度等因素的變化作為評(píng)估零件表面磨損狀態(tài)的判斷依據(jù)。當(dāng)選定判斷因素的實(shí)際值超過了預(yù)設(shè)的門檻值，則說明零件表面失效，然后對(duì)失效件進(jìn)行斷ロ分析，通過經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)典理論反向推斷出失效機(jī)理。但是這種以“事后判斷”為主的失效行為與機(jī)理研究，不能判斷零件表面的臨界失效狀態(tài)，故無(wú)法建立可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并控制零件表面失效的掌控機(jī)制。 由于智能傳感元件可以實(shí)時(shí)監(jiān)控零件表面的磨損狀態(tài)，因此,在零件表面上設(shè)置智能傳感單元便成了人們的首選。當(dāng)前常用的ー種智能傳感單元是壓電傳感器，所述壓電傳感器是利用壓電材料的壓電效應(yīng)制備的。在壓電傳感器在應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備的過程中，需要將壓電傳感器粘貼到設(shè)備(或零件)上。但是，由于ー些機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜或工作環(huán)境惡劣，使得所述壓電傳感器與設(shè)備(或零件)間的結(jié)合度差，造成了壓電傳感器的檢測(cè)精度差，甚至脫落的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供ー種智能涂層及其制備方法，該智能涂層的方法能夠極大地提高傳感器與設(shè)備基底間的結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)而避免壓電傳感器的檢測(cè)精度差，甚至脫落的問題。。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案ー種智能涂層，包括基底；第一絕緣層，所述第一絕緣層覆蓋在所述基底表面上；多個(gè)第一傳感單元，所述多個(gè)第一傳感單元設(shè)置在所述第一絕緣層表面上，沿第二方向排列，且所述第一傳感單兀沿第一方向延伸；第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋在所述多個(gè)第一傳感單元和第一絕緣層表面上；多個(gè)第二傳感單元，所述多個(gè)第二傳感單元設(shè)置在所述第二絕緣層表面上，沿第一方向排列，且所述第二傳感單元沿第二方向延伸；耐磨層，所述耐磨層覆蓋在所述第二傳感單元和第二絕緣層表面上；其中，所述多個(gè)第一傳感單元和多個(gè)第二傳感單元具有壓電效應(yīng)。優(yōu)選的，所述第一方向與第二方向相互垂直。優(yōu)選的，所述第一傳感單元寬度和第二傳感單元的寬度均為2mnT4mm。優(yōu)選的，相鄰的兩個(gè)第一傳感單元之間的距離和相鄰的兩個(gè)第二傳感單元之間的距離均為2mnr"4mm。優(yōu)選的，所述第一絕緣層和第二絕緣層均為氧化鋁層或氧化鈦層或氧化鋁與氧化鈦的合金層。優(yōu)選的，所述第一傳感單元和第二傳感單元的制作材料均為PbTi03。優(yōu)選的，所述智能涂層還包括第一上電極，所述第一上電極設(shè)置在所述第一傳感單元上表面邊緣；第一下電極，所述第一下電極設(shè)置在所述第一傳感單元下表面邊緣；第二上電極，所述第二上電極設(shè)置在所述第二傳感單元表面上；第二下電極，所述第二下電極設(shè)置在所述第二傳感單元下表面邊緣。ー種智能涂層的制備方法，包括在一基底表面上形成第一絕緣層；在所述絕緣層表面上形成多個(gè)第一傳感單元，所述多個(gè)第一傳感單元沿第二方向排列，且所述第一傳感單兀沿第一方向延伸；在所述多個(gè)第一傳感單元和第一絕緣層表面上形成第二絕緣層；在所述第二絕緣層表面上形成多個(gè)第二傳感單元，所述多個(gè)第二傳感單元沿第一方向排列，且所述第二傳感單元沿第二方向延伸；在所述第二傳感單元和第二絕緣層表面上形成耐磨層；對(duì)所述第一傳感單元和第二傳感單元進(jìn)行極化處理，使所述第一傳感單元和第二傳感單元具有壓電效應(yīng)。優(yōu)選的，所述在一基底表面上形成第一絕緣層，包括通過超音速等離子噴涂エ藝在所述基底表面上形成第一絕緣層。優(yōu)選的，在所述多個(gè)第一傳感單元和第一絕緣層表面上形成第二絕緣層，包括通過超音速等離子噴涂エ藝在所述多個(gè)第一傳感單元和第一絕緣層表面上形成第二絕緣層。優(yōu)選的，在所述第一絕緣層表面上形成多個(gè)第一傳感單元，包括將具有多個(gè)第一傳感單元形狀的掩膜覆蓋在所述第一絕緣層表面上；通過超音速等離子噴涂エ藝在所述第一絕緣層表面上形成多個(gè)第一傳感單元。優(yōu)選的，在所述第二絕緣層表面上形成多個(gè)第二傳感單元，包括將具有多個(gè)第二傳感單元形狀的掩膜覆蓋在所述第二絕緣層表面上；通過超音速等離子噴涂エ藝在所述第二絕緣層表面上形成多個(gè)第二傳感單元。優(yōu)選的，在所述第二傳感單元、第和第二絕緣層表面上形成耐磨層，包括通過超音速等離子噴涂エ藝在所述第二傳感單元和第二絕緣層表面上形成耐磨層。優(yōu)選的，所述方法還包括在所述第一傳感單元上表面邊緣形成第一上電極；在所述第一傳感單元下表面邊緣形成第一下電極；在所述第二傳感單元表面上形成第二上電極；在所述第二傳感單元下表面邊緣形成第二下電極；烘干。優(yōu)選的，在一基底表面上形成第一絕緣層之前，還包括對(duì)所述基底表面進(jìn)行預(yù)處理，得到粗糙的基底表面。一種基于上述智能涂層的定位方法，該定位方法包括當(dāng)所述耐磨層受到磨損損傷時(shí)，所述第一傳感單元產(chǎn)生第一檢測(cè)信號(hào)，所述第二傳感單元產(chǎn)生第二檢測(cè)信號(hào)；對(duì)所述第一檢測(cè)信號(hào)和第二檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行篩選，選取最大的第一檢測(cè)信號(hào)和最大的第二檢測(cè)信號(hào)；通過產(chǎn)生最大第一檢測(cè)信號(hào)的第一傳感單元定位所述耐磨層在第二方向上的損傷位置；通過產(chǎn)生最大第二檢測(cè)信號(hào)的第二傳感單元定位所述耐磨層在第一方向上的損傷位置；通過所述耐磨層在第一方向上和第二方向上的損傷位置確定所述耐磨層的損傷 位置。由于本申請(qǐng)所提供的智能涂層的多個(gè)第一傳感單元和多個(gè)第二傳感單元具有壓電效應(yīng)，在零件表面覆蓋耐磨層，所述多個(gè)第一傳感單元和多個(gè)第二傳感單元可以對(duì)零件表面(即耐磨層)的磨損狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、反饋，因此無(wú)需再粘貼傳感器，與現(xiàn)有的通過粘貼來結(jié)合的傳感器和基底相比，本申請(qǐng)所提供的智能涂層可以避免傳感器和設(shè)備零件之間粘合度差的問題。而且所述第一傳感單元沿第一方向延伸，所述第二傳感單元沿第二方向延伸，則在所述耐磨層受到損傷的時(shí)候，所述多個(gè)第一傳感單元和多個(gè)第二傳感單元均會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，而且距離損傷位置最近的第一傳感單元所產(chǎn)生的電信號(hào)最強(qiáng)，同樣，距離損傷位置最近的第二傳感單元所產(chǎn)生的電信號(hào)也是最強(qiáng)的，而所述第一傳感單元與第二傳感單元之間絕緣，第一傳感單元所產(chǎn)生的電信號(hào)和第二傳感單元產(chǎn)生的電信號(hào)之間不會(huì)相互干擾，通過對(duì)最強(qiáng)電信號(hào)的檢測(cè)，可以精確定位損傷位置，為零件表面的磨損狀態(tài)提供更多、更準(zhǔn)確的信息，更利于對(duì)零件表面的磨損狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與后期分析。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本專利技術(shù)所提供的ー種智能涂層制的俯視圖；圖2為本專利技術(shù)所提供的ー種智能涂層沿B-B’線的剖面圖；圖3為本專利技術(shù)所提供的ー種智能涂層制備方法的流程示意圖。具體實(shí)施例方式為使本專利技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本專利技術(shù)，但是本專利技術(shù)還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本專利技術(shù)內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本專利技術(shù)不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。本專利技術(shù)實(shí)施例公開了ー種智能涂層，如圖I和圖2所示，包括基底1，所述基底I為任意形狀的基底，即所述基底I可以為任意形狀的零件，優(yōu)選為所述基底為金屬基底，更優(yōu)選的為45#鋼，即所述基底可以為蒸汽透平機(jī)、壓縮機(jī)、泵的運(yùn)動(dòng)零本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種智能涂層，其特征在于，包括：基底；第一絕緣層，所述第一絕緣層覆蓋在所述基底表面上；多個(gè)第一傳感單元，所述多個(gè)第一傳感單元設(shè)置在所述第一絕緣層表面上，沿第二方向排列，且所述第一傳感單元沿第一方向延伸；第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋在所述多個(gè)第一傳感單元和第一絕緣層表面上；多個(gè)第二傳感單元，所述多個(gè)第二傳感單元設(shè)置在所述第二絕緣層表面上，沿第一方向排列，且所述第二傳感單元沿第二方向延伸；耐磨層，所述耐磨層覆蓋在所述第二傳感單元和第二絕緣層表面上；其中，所述多個(gè)第一傳感單元和多個(gè)第二傳感單元具有壓電效應(yīng)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王海斗，邢志國(guó)，徐濱士，盧曉亮，李國(guó)祿，朱麗娜，康嘉杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：