[发明专利]一种共晶陶瓷涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及涂层制备技术领域，具体涉及一种共晶陶瓷涂层及其制备方法。本发明提供的陶瓷涂层制备方法，包括提供共晶配比的Al₂O₃‑Gd₂O₃球形粉末；将所述Al₂O₃‑Gd₂O₃球形粉末与石墨粉末混合，得到混合粉末；对所述混合粉末进行选择性激光熔覆，层层堆积得到共晶陶瓷涂层。本发明采用选择性激光熔覆方法制备陶瓷涂层，能够利用激光束完全熔化混合粉末，并快速凝固成形陶瓷涂层，提高涂层与基体的结合强度，细化组织至纳米尺寸，本发明制备的Al₂O₃/GdAlO₃共晶陶瓷涂层内部组织致密，能够提高陶瓷涂层的耐磨损、耐腐蚀、耐高温和抗氧化性。

技术领域

本发明涉及涂层制备技术领域，具体涉及一种共晶陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

Al₂O₃/GdAlO₃共晶陶瓷材料具有优异的耐高温、高强度、抗氧化、抗蠕变及高温组织稳定性等优点，能够在超高温氧化性环境中长期服役，因此在航空航天、医疗修复、能源动力等领域引起了广泛关注。

传统的陶瓷涂层制备方法主要有等离子喷涂法、电子束物理气相沉积法、料浆法和溶胶凝胶法等，这些方法各有优势及其局限性：电子束物理气相沉积法制备的样件结构间孔隙率小，与基体结合力高，但该方法设备成本高，沉积率低，加工尺寸受限，成分控制较难；料浆法和溶胶凝胶法等制备方法能够制备均匀的陶瓷涂层，但工艺过程相对复杂，需要前期的浆料制备及后期的去除粘结剂高温烧结等工序，进而带来组织粗大，性能较差等缺陷；等离子喷涂法是采用高温等离子火焰流将难熔金属、陶瓷及各种难熔复合粉末材料加热到熔融状态，利用高能焰流冲击到基体表面，冷却形成涂层，该技术工艺简单，沉积率高，成本较低，但是该技术易形成涂层与基体结合的“鱼鳞””状结构，因此易造成气孔多、抗热冲击差的缺陷，文献“H.Singh,D.Puri,S.Prakash.Characterisationofhightemperatureoxidescales forplasmasprayedNiCrAIYcoatedNi-andFe-based superalloy[J].Anti-CorrosionMethodsandMaterials,2006,53(3):283-295.”中采用等离子喷涂技术制备了高温合金表面NiCrAlY涂层，结果表明该涂层在氧化测试后无碎裂现象且具有较小的质量增重，但是涂层内部存在较多气孔且组织较为粗大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共晶陶瓷涂层的制备方法，本发明制备的陶瓷涂层与基体结合强度高，且涂层内部的组织细小，综合性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种共晶陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：

提供共晶配比的Al₂O₃-Gd₂O₃球形粉末；

将所述Al₂O₃-Gd₂O₃球形粉末与石墨粉末混合，得到混合粉末；

对所述混合粉末进行选择性激光熔覆，层层堆积得到Al₂O₃/GdAlO₃共晶陶瓷涂层。

优选地，所述Al₂O₃-Gd₂O₃球形粉末中Al₂O₃的摩尔含量为77％，Gd₂O₃的摩尔含量为23％。