[发明专利]一种钛合金表面制备双层结构热障涂层的方法

摘要

一种钛合金表面制备双层结构热障涂层的方法。本发明的目的是提供了一种工艺方法简单，操作简便，通过电泳沉积-低温烧结技术在Ti6Al4V钛合金表面制备双层结构热障涂层的方法。本发明的技术方案要点是，第一步：中间粘结层的制备；第二步：稀土铈酸盐粉料浆的制备；第三步：Ti6Al4V钛合金表面预处理；第四步：Ti6Al4V钛合金基体表面中间粘结层的制备；第五步：稀土铈酸盐陶瓷层的制备。本发明具有工艺方法简单，操作简便的特点，特别适用于航空、石油化工以及动力机械等领域的耐高温设备的表面处理。

主权项

一种钛合金表面制备双层结构热障涂层的方法，其特征在于：包括以下步骤： 第一步：中间粘结层的制备：按合金的目标成分，分别称取重量比例为：Ni: 57.0~76.5%，Cr: 17.0~31.0%，Al: 6.0~11.0%，Y : 0.5~1.0%，向上述的金属粉末中掺加金属粉末总质量的1.0~3.5wt%的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，以无水乙醇为介质球磨12~24h，得到金属粉料浆，备用；所述料浆中金属粉末的浓度为50~100g/L、聚乙烯醇缩丁醛PVB浓度为5~10g/L；第二步：稀土铈酸盐粉料浆的制备：取过325目标准筛的稀土铈酸盐粉末加入无水乙醇中，控制铈酸盐粉末的浓度为100~250g/L，加入PVB粘结剂，浓度为15~25g/L，按所加入的铈酸盐粉末的质量的1.0~3.5wt%加入CuO和16.7wt%TiO₂复合粉末，作为稀土铈酸盐的烧结助剂，超声震荡1.0~2.0h，得到稀土铈酸盐粉料浆；第三步：Ti6Al4V钛合金表面预处理：Ti6Al4V钛合金基材浸入70℃氢氧化钠溶液中清洗45min后，用70℃温水冲洗基材表面；在基材干净表面进行20目棕刚玉喷砂处理后，水洗烘干后备用；第四步：Ti6Al4V钛合金基体表面中间粘结层的制备：将第一步所得金属粉料浆通过添加无水乙醇分散剂，控制溶液浓度为10~25g的金属粉料/L，用稀盐酸调节pH=3.8~4.4，超声震荡1.0~2.0h，以不锈钢容器为阳极，以第三步得到的Ti6Al4V钛合金为阴极，进行电泳沉积，沉积电压为25~45V，沉积时间为60~120s，烘干，得到金属层，将得到的中间粘结层在1.3×10^‑1Pa真空度下，加热至900~1100℃保温30~120min，得到中间粘结层；第五步：稀土铈酸盐陶瓷层的制备：将第二步所得稀土铈酸盐粉末料浆通过添加无水乙醇分散剂，控制整个溶液的浓度为25~45g稀土铈酸盐/L，超声震荡1.0~2.0h，以不锈钢容器为阳极，以第四步处理得到的涂层试样为阴极，进行电泳沉积，沉积电压为100~150V，沉积时间为100~250s，烘干后得到陶瓷表层，将得到的涂层试样加热至1100~1300℃，升温速率为1~10℃/min，保温时间为3~6h，随炉冷却，即完成制备。