[发明专利]超高温长寿命热障涂层材料及超高温长寿命热障涂层的制备方法

权利要求书

1.一种超高温长寿命热障涂层材料，其特征在于，该热障涂层材料的化学组成为（Zr_0.83Y_0.01Ce_0.16）O₂；

该热障涂层材料的制备方法包括：

以纯度为99.99％的Zr(NO₃)₄·3H₂O、Y(NO₃)₃·6H₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O为原料，按摩尔比Zr(NO₃)₄·3H₂O∶Y(NO₃)₃·6H₂O∶Ce(NO₃)₃·6H₂O＝(0.84-0.82)∶(0-0.2)∶0.16称量，配制金属离子总浓度为0 .1mol/L的水溶液，加入添加剂柠檬酸、聚乙二醇，其添加量分别为50克/升、30克/升，磁力搅拌0 .5小时得到澄清透明的溶胶，采用纯度为99 .99％、压力为0.1MPa的空气为雾化介质，将溶胶雾化到温度为400℃的刚玉坩埚内快速去除水分，得到所述超高温长寿命热障涂层材料前驱体，在900℃空气气氛中煅烧1小时后冷却至室温，获得粉末，即热障涂层材料。

2.如权利要求1所述的超高温长寿命热障涂层材料，其特征在于，该热障涂层材料在室温至1600℃温度区间无相变。

3.如权利要求1所述的超高温长寿命热障涂层材料，其特征在于，该热障涂层材料的断裂表面能为55~690 J/m²。

4.如权利要求1所述的超高温长寿命热障涂层材料，其特征在于，对热障涂层材料进行再处理，其过程为：将热障涂层材料放入低温等离子体发生装置中处理，控制装置的处理温度在45~70℃，调节氧气的流量30~55 mL/ min，压力为1.5~12Pa，电压在5kV~35kV之间，等离子体处理功率应控制在300~450W之间，处理时间为3~5min。

5.一种采用如权利要求1~4任一项所述的超高温长寿命热障涂层材料制备超高温长寿命热障涂层的方法，其特征在于，该超高温长寿命热障涂层是由超高温长寿命热障涂层材料通过球磨得到纳米团聚体，将该纳米团聚体经大气等离子喷涂工艺喷涂在粘结层上形成陶瓷层制备而成。

6.如权利要求5所述的采用超高温长寿命热障涂层材料制备超高温长寿命热障涂层的方法，其特征在于，由超高温长寿命热障涂层材料通过球磨得到纳米团聚体的过程为：将超高温长寿命热障涂层材料进行球磨、造粒和过筛，选取200-400目区间颗粒为使用的纳米团聚体。

7.如权利要求5所述的采用超高温长寿命热障涂层材料制备超高温长寿命热障涂层的方法，其特征在于，所述大气等离子喷涂的工艺参数为：电流500~700A、电压60~80V、氩气流量110~130 SCFH、氢气流量18~22 SCFH、喷涂距离8~12cm、送粉率30~40g/min、枪速280~350mm/s。

8.如权利要求5所述的采用超高温长寿命热障涂层材料制备超高温长寿命热障涂层的方法，其特征在于，所述粘结层的制备方法为：在基体上镀Pt后1000~1100℃处理1~3h，与基体中Ni共同形成扩散层；1050~1100℃气相渗Al 4~6h，再采用两步扩散法进行热处理，即1050~1150℃加热0.5~1.5h然后850~900℃加热12~18h；所述基体为镍基单晶高温合金N5；所述粘结层的厚度为40~60μm；所述基体在使用前表面除去氧化物和油污，然后喷砂。

9.如权利要求5所述的采用超高温长寿命热障涂层材料制备超高温长寿命热障涂层的方法，其特征在于，所述陶瓷层厚度为150~300μm。