[发明专利]一种薄壁钛合金基体耐高温抗冲刷复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种薄壁钛合金基体耐高温抗冲刷复合涂层，其特征在于，沿远离钛合金表面的方向，依次包括微弧氧化膜层、金属粘结层和氧化锆陶瓷层；

所述微弧氧化膜层为金红石型和锐钛矿型TiO₂的陶瓷涂层，通过等离子体微弧作用在钛合金表面原位生长出金红石型和锐钛矿型TiO₂的陶瓷膜层；所述微弧氧化膜层厚度为10～20μm；所述微弧氧化膜层粗糙度Ra为2～3μm，微弧氧化后基体变形量≤0.2mm；

所述氧化锆陶瓷层采用大气等离子喷涂工艺将氧化锆喷涂粉末沉积得到，所述氧化锆喷涂粉末粒径为35～64μm；

所述复合涂层还包括位于氧化锆陶瓷层上的稀土铝酸盐陶瓷外层，所述稀土铝酸盐陶瓷外层为将稀土氧化物与Al₂O₃、MgO采用高温固相合成得到稀土铝酸盐粉末经喷雾干燥处理得到稀土铝酸盐喷涂粉末的大气等离子喷涂层；所述稀土氧化物为La₂O₃，La₂O₃与MgO、Al₂O₃质量比满足：15-25：5-10：65-78；所述稀土铝酸盐喷涂粉末粒径为20～80μm；

所述复合涂层的热膨胀系数和热导率呈梯度渐变；所述金属粘结层的热膨胀系数为12.8×10^-6～14.5×10^-6/℃，所述氧化锆陶瓷层的热膨胀系数为10.8×10^-6～11.3×10^-6/℃，所述稀土铝酸盐陶瓷外层的热膨胀系数为9.6×10^-6～10.1×10^-6/℃；1000℃条件下的热导率，所述氧化锆陶瓷层的热导率为0.65～0.81W/m/K，所述稀土铝酸盐陶瓷外层热导率为0.20～0.40W/m/K。

2.一种薄壁钛合金基体耐高温抗冲刷复合涂层的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1所述的复合涂层，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1：对薄壁钛合金基体进行微弧氧化处理；

步骤2：在步骤1处理后的微弧氧化膜层上制备金属粘结层；

步骤3：将氧化锆喷涂粉末沉积在步骤2的金属粘结层表面得到氧化锆陶瓷层；

步骤4：采用大气等离子喷涂工艺将稀土铝酸盐喷涂粉末沉积在步骤3的氧化锆陶瓷层表面得到稀土铝酸盐陶瓷外层。

3.根据权利要求2所述的薄壁钛合金基体耐高温抗冲刷复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，微弧氧化工艺为：电流波形为单向脉冲或双向方波，脉冲波形频率在50Hz～1500Hz；正向电流密度为180A/dm²～300A/dm²；负向电流密度为0A/dm²～100A/dm²；正向占空比10％～50％，负向占空比10％～50％。

4.根据权利要求3所述的薄壁钛合金基体耐高温抗冲刷复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，微弧氧化时间为10min～30min；微弧氧化槽液温度10℃～30℃。

5.根据权利要求2所述的薄壁钛合金基体耐高温抗冲刷复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，所述稀土铝酸盐喷涂粉末粒径为20～80μm，大气等离子喷涂工艺参数为：氩气流量为25～45L/min，氢气流量为5～15L/min，电流大小控制为500～600A，功率为25～45kW，送粉氩气流量为0.5～4.0L/min，送粉速度为30～80g/min，喷涂距离为80～120mm。

6.根据权利要求5所述的薄壁钛合金基体耐高温抗冲刷复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，稀土铝酸盐喷涂粉末的制备方法，包括以下步骤：

步骤401：将稀土氧化物与氧化铝、氧化镁采用高温固相合成得到稀土铝酸盐粉末；

步骤402：将步骤401得到的稀土铝酸盐粉末与去离子水、聚乙烯醇混合，通过球磨工艺混合均匀得到浆料；

步骤403：将步骤402得到的浆料进行喷雾干燥处理得到稀土铝酸盐喷涂粉末。