[发明专利]一种碳化硅-氧化钙稳定氧化锆复合热障涂层及制备方法

说明书

本发明一种碳化硅‑氧化钙稳定氧化锆复合热障涂层及制备方法，包括：步骤1，配置ZrOCl₂·8H₂O/Ca(NO₃)₂·4H₂O混合溶液A；步骤2，将过量氨水滴加于混合溶液A并持续搅拌生成白色沉淀；步骤3，将聚碳硅烷溶于对二甲苯溶液中，得到溶液B；步骤4，将溶液B和PVA水溶液加入到混合溶液A，得到混合物；步骤5，将混合物于辊式球磨机进行球磨，得到球磨后的浆料；步骤6，将经过球磨的浆料在喷雾造粒机上进行造粒，去除水分后得到干燥的Zr(OH)₄、Ca(OH)₂和聚碳硅烷的球状混合粉体；步骤7，将造粒后得到的球状混合粉体置于送粉器中，通过真空等离子喷涂的方式在金属基板表面进行热喷涂，在高温火焰条件下Zr(OH)₄、Ca(OH)₂和聚碳硅烷经过高温分解形成高致密高耐磨、高致密SiC‑CSZ复合耐磨热障涂层。

技术领域

本发明属于高温防护技术领域，具体涉及一种碳化硅-氧化钙稳定氧化锆复合热障涂层及制备方法。

背景技术

近年来，燃气轮机得到了迅速发展。燃气轮机以成为新一代能源动力装置，广泛应用于能源、发电、动力系统等多个领域。而随着燃气轮机等设备的使用功率需求越来越大而产生了更多的热量，设备内重要部件因受到高温的影响，其服役寿命和使用性能收到了极大地影响。为了保护机器内部部件，延长机器的使用寿命，热障涂层作为一种高温保护技术，可以将巨大的热量与受保护部件有效的隔离开，保护内在部件免受高温带来的影响。

稳定氧化锆(ZrO₂)涂层是目前最具应用前景的热障材料。由于在降温过程中四方相ZrO₂向单斜相转变会引起体积的变化，导致涂层开裂，因此通常用稳定剂将高温四方相稳定到室温，常用的稳定剂有CaO、MgO、Y₂O₃、CeO₂等。目前，通常是采用等离子喷涂的方式，利用高温将稳定的ZrO₂球形喂料熔融后，再利用压缩空气将熔化或者半融化的液滴吹击在工件表面形成涂层，但是在有颗粒冲刷的环境中，ZrO₂涂层的耐磨性往往不能满足高致密高耐磨、长寿命的需求。因此，耐磨不足这一问题也大大地限制了ZrO₂热障涂层的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳化硅-氧化钙稳定氧化锆复合热障涂层及制备方法，其解决了普通单一ZrO₂热障涂层成分不均匀、熔化不完全、耐磨性差等问题。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种碳化硅-氧化钙稳定氧化锆复合热障涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，配置ZrOCl₂·8H₂O/Ca(NO₃)₂·4H₂O混合溶液A；

步骤2，将过量氨水滴加于步骤1中的混合溶液A并持续搅拌生成白色沉淀；

步骤3，将聚碳硅烷(PCS)溶于对二甲苯溶液中，得到溶液B；

步骤4，将步骤3中的配置的溶液B和PVA水溶液加入到步骤2中的混合溶液A，得到混合物；

步骤5，将步骤4中的混合物于辊式球磨机进行球磨，得到球磨后的浆料；

步骤6，将步骤5中经过球磨的浆料在喷雾造粒机上进行造粒，去除水分后得到干燥的Zr(OH)₄、Ca(OH)₂和聚碳硅烷的球状混合粉体；