[发明专利]一种抗CAMS侵蚀的双层结构热障涂层的制备方法

说明书

本发明属于涂层技术领域，具体为一种抗CAMS侵蚀的双层结构热障涂层的制备方法。本发明用激光器对陶瓷层进行激光重熔得到陶瓷层重熔改性形成的微裂纹层；用匀胶机把溶胶涂覆到陶瓷改性成的微裂纹层上得到涂覆层，用激光器对涂覆层进行激光重熔使之全部变为溶胶重熔层，最终获得一种双层抗CMAS侵蚀的热障涂层结构。本发明通过相互交叉的网状裂纹有效阻挡了CAMS渗透，解决了热障涂层在服役过程中由于CMAS侵蚀导致的剥落、失效等问题。

技术领域

本发明属于涂层技术领域，具体为一种抗CAMS侵蚀的双层结构热障涂层的制备方法。

背景技术

随着航空涡轮发动机的推重比不断提高，其燃气进口温度已经超过1650℃并且还在快速提升，而镍基单晶高温合金能承受的温度极限仅为1150℃。热障涂层技术是在合金表面覆盖一层耐高温隔热陶瓷材料来降低叶片表面温度使其稳定服役。但是在飞行过程中，空气中的灰尘会被吸入发动机中，灰尘的主要成分为CaO、MgO、Al₂O₃和SiO₂(CMAS)，它会沉积在叶片的表面并在高温下渗入到陶瓷层内部引起体积变化和局部热应力，最终造成涂层开裂、剥落失效，严重影响涂层使用寿命。

经常使用的抗CAMS侵蚀方法有：用Al₂O₃或PdO在表面预制一层难与甚至不与CMAS反应的致密保护层；向YSZ中添加Al、Ti等元素来加速CMAS结晶，其中Al元素诱发熔融的CMAS提前结晶，Ti元素充当结晶形核位点；烧绿石结构的外层可以减少CMAS的渗入，所以采用外加稀土锆酸盐烧绿石外层的双层结构，也能有效提升TBCs的抗CMAS腐蚀性能。这些方法取得了有益效果，然而防护层加入会使异种材料界面处抗热震性能变差，不添加防护层的方法抗CAMS效果有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗CAMS侵蚀双层裂纹结构的热障涂层及制备方法，旨在实现热障涂层抗CAMS腐蚀的目的。通过相互交叉的网状裂纹有效阻挡了CAMS渗透，解决了热障涂层在服役过程中由于CMAS侵蚀导致的剥落、失效等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种抗CAMS侵蚀的双层结构热障涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一：采用等离子喷涂在基体材料上喷涂NiCrAlY粘接层；

步骤二：采用等离子喷涂在NiCrAlY粘接层上喷涂陶瓷层；

步骤三：用激光器对陶瓷层进行激光重熔得到陶瓷层重熔改性形成的微裂纹层；

步骤四：分别称取Al(NO₃)₃·9H₂O和Y(NO₃)₃·6H₂O粉末溶解到水中搅拌形成混合溶液；

步骤五：将NH₃·H₂O溶液缓慢滴入混合溶液中调节PH值，将得到的白色沉淀用去离子水洗涤数次；

步骤六：向沉淀中加入去离子水然后缓慢滴入HNO₃溶液调节PH值，在一定温度下水解一段时间形成溶胶；

步骤七：将溶胶在40℃下回流陈化12～24h；

步骤八：用匀胶机把溶胶涂覆到陶瓷改性成的微裂纹层上得到涂覆层；

步骤九：用激光器对涂覆层进行激光重熔使之全部变为溶胶重熔层，最终获得一种双层抗CMAS侵蚀的热障涂层结构。

所述陶瓷层为GDZ或者YSZ。所述NiCrAlY粘结层的厚度为50～100μm，陶瓷层的厚度为150～250μm，陶瓷重熔改性形成的微裂纹层的厚度为10～20μm，溶胶重熔层的厚度为10～20μm。