[发明专利]一种热障涂层的制备方法

摘要

本发明是一种热障涂层的制备方法，本发明方法是在电子束蒸发沉积涂层的同时用离子束对沉积基体进行轰击，电子束蒸气的能量大约为0.1～1电子伏特，该能量在沉积涂层过程中不足以使原子很好地迁移。离子束的能量可以达到几千电子伏特，该能量足以干扰柱状晶的生长，使晶界和亚晶界增加，显微孔洞增大或增多，从而减小声子和光子散射平均自由程，降低热障涂层的热导率。通过离子的活化电离作用，可以提高蒸气云的能量，与常规EB-PVD相比可以在较低温的沉积温度达到相同的性能。另外离子辅助沉积还可以调控柱状晶的形貌、结构和应力，从而提高热障涂层的使用寿命。

主权项

一种热障涂层的制备方法，热障涂层是由陶瓷涂层和金属粘结层构成，其特征在于：该方法的步骤是：(1)准备气相沉积用材料气相沉积金属粘结层所用材料为NiCoCrAlY，该种材料的化学成份及质量百分比为：Co 20～23％，Cr 22～24％，Al 11～13％，Y 0.05～1.5％，余量为Ni；气相沉积陶瓷涂层所用材料为氧化钇部分稳定化的氧化锆，其中氧化钇占总材料的质量百分数为6～8％；(2)用电子束物理气相沉积方法制备金属粘结层，真空室(1)的真空度为10‑2Pa以下，工件(8)放置在蒸发材料棒(3)的正上方并用一个电子枪(4)对工件(8)进行预热，另一个电子枪(4)对蒸发材料棒(3)进行加热蒸发，工件(8)连接在水平转轴(6)上，水平转轴(6)的转速为10～20转/分，工件(8)的沉积温度为850～950℃；(3)沉积完成后，对金属粘结层进行真空热处理，温度为1000～1100℃，保温1～4小时，随炉冷却；(4)用电子束物理气相沉积方法制备陶瓷涂层，真空室(1)的真空度为10‑2Pa以下，工件(8)放置在在蒸发材料棒(3)的正上方并用一个电子枪(4)对工件(8)进行预热，另一个电子枪(4)对蒸发材料棒(3)进行加热蒸发，工件(8)连接在水平转轴(6)上，水平转轴(6)的转速为10～20转/分，工件(8)的沉积温度为650～950℃，另外，在真空室(1)内设置一个以纯钛为靶材的离子源(5)，在工件(8)的气相沉积过程中，启动离子源(5)，用离子束对工件(8)的沉积基体进行轰击，离子束与工件(8)的表面的夹角为30～60°，离子束的引出电压为2～8kV；(5)沉积完成后，对工件(8)表面形成的热障涂层进行真空热处理，温度为1000～1100℃，保温2～8小时，随炉冷却。