[发明专利]一种激光熔覆耐高温抗氧化涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆耐高温抗氧化涂层的制备方法，属于耐高温涂层制备领域。

背景技术

碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料作为高温热结构材料在航空航天和原子能领域的应用已经引起了广泛的关注。它是提高发动机燃烧室温度，进而提高能源转化率的最理想热结构材料之一。碳纤维有良好的高温力学性能和热性能，在惰性环境中超过2000℃仍能保持强度、模量等力学性能不降低。复合材料则拥有良好的断裂韧性、耐磨性、低热膨胀系数、高热导率、高气化温度和良好的抗热震性能。但是在氧化性环境中，高于400℃，碳纤维就会氧化，导致材料失效。这是影响复合材料在氧化性环境中长效应用的致命弱点，为此必须解决材料的易氧化问题。

通过抗氧化涂层增强材料的抗氧化性能是常用和有效的手段。用作高温结构部件时，其使用环境的温度在极短的时间内变化可达上千摄氏度，通常同时还有高温气流冲蚀。普通陶瓷涂层结构不够致密，且表面具有小孔，容易在高温作用下发生氧化作用，所以需要一种致密的结合度较高的表面涂层很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前通过耐高温涂层内部结构较为疏散，结构不够致密容易在高温作用下发生氧化的问题，提供了一种通过高岭土混合多种无机材料二次碾压形成超细粉末，并在12-羟基硬脂酸分散作用下进行分散，并烘干制备陶瓷粉末，通过激光熔覆进行制备一种抗氧化耐高温涂层，抗氧化效果显著。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）取高岭土，并用高压碾压装置碾碎成180～200目的高岭土粉，将高岭土粉用水调和成固体重量占80%的高岭土浆，随后按重量份数计，选取18～20份的石英石，20～22份的CaCO3，1～5份的MgCO3，25～29份的二氧化钛，25～28份的锆石和2～5份的氧化铝，对其碾压并过筛制备得120～150目的混合无机粉末；

（2）将上述制备的混合无机粉末与高岭土浆按质量比1:3搅拌混合30～40min，随后将其置于80～90℃烘箱中干燥10～12h后，将其取出并对其再次碾压过筛，制备得200～300目的超细无机粉末；

（3）将上述制得的超细无机粉末与无水乙醇按质量比1:5搅拌混合10～15min，随后按总质量的1～2%添加12-羟基硬脂酸，搅拌使超细无机粉末均匀分散，同时添加无水乙醇至浆料中，稀释至固含量为总质量的50～55%，继续搅拌20～30min，制备得涂层浆料；

（4）将上述制得的涂层浆料静置挥发至表面干结后，将其置于1000～1500℃下烧制20～24h，随后停止加热并冷却退火至20～30℃，随后在高压碾磨装置下再次碾磨过筛制备得250～300目的抗氧化陶瓷粉末；

（5）将上述述制得的抗氧化陶瓷粉末均匀喷洒至所要制备涂层的表面，随后设置激光功率为1.6～2.2KW，光斑直径为5mm，扫描速度为3mm/s，接搭率为40%，瞄准聚焦光束，垂直射向抗氧化陶瓷粉末，在同轴通入氩气进行保护，待涂覆完成后静置冷却，并通氩气继续进行保护至20～30℃，即可完成一种激光熔覆耐高温抗氧化涂层的制备。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）通过激光熔覆层组织致密，微观缺陷少，结合强度高，抗氧化效果提高20～30%；

（2）激光熔覆对环境无污染，无辐射，低噪声，劳动条件得到较大程度改善。

具体实施方式