[发明专利]一种高温合金表面热障涂层的制备方法

摘要

本发明公开了一种高温合金表面热障涂层的制备方法，包括以下步骤：首先制备纳米锆酸钆陶瓷粉体，然后将高温合金基体经过预磨、抛光、清洗处理后，采用低气压等离子喷涂的方法在高温合金基体上沉积粘结层，然后采用等离子喷涂工艺在粘结层表面喷涂陶瓷保护层；最后利用电子束物理气相沉积方法在陶瓷保护层上沉积纳米Gd₂Zr₂O₇陶瓷层作为热障涂层；然后制得的陶瓷热障涂层表面用真空除尘器除去表面尘埃和颗粒，并放入烘箱中干燥。本发明制得的热障涂层导热率小，能有效提高合金的耐高温性能，且热障涂层致密，不易开裂，抗氧化性能和耐腐蚀性能好。

主权项

1.一种高温合金表面热障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)纳米锆酸钆陶瓷粉体的制备：a)将实验室温度用空调调节，按照Gd：Zr摩尔比为1:1分别称取Gd(NO3)3·6H2O和ZrOCl2·8H2O，加去离子水稀释为含Gd和Zr混合溶液，搅拌均匀；b)取稀氨水，用蠕动泵将含Gd和Zr混合溶液逐滴滴入搅拌的稀氨水中，滴加完毕后，关闭搅拌，陈化；其中，所述含Gd和Zr的混合溶液的浓度为0.03‑0.05mol/L，稀氨水的浓度为0.4‑0.6mol/L，稀氨水与含Gd和Zr的混合溶液的体积比为2:1；c)将陈化后的沉淀进行离心洗涤，先用去离子水洗涤至将硝酸银加入到离心后的上层清液中无白色沉淀为止，然后再用无水乙醇清洗2‑3次；最后将洗涤后的沉淀用无水乙醇稀释后放入反应釜中在180‑200℃下反应20‑24h；d)反应结束后将沉淀用无水乙醇洗涤1‑2次，放入干燥箱中，50‑70℃下干燥，干燥完后研磨，并在200目筛网中过筛，随后在马弗炉中焙烧，得到Gd2Zr2O7纳米粉体；e)取步骤d)制得的Gd2Zr2O7纳米粉体置于石墨模具中，套筒内壁和上下压头各垫一层碳纸，将纳米粉体装模后同石墨模具一起在干燥箱中干燥，随后在台式粉末干压机上预压，预压压力为1‑2MPa；f)将装有Gd2Zr2O7纳米粉体的石墨模具在放电等离子体烧结炉中正确安放后，关闭炉门开始抽真空，待真空度小于6Pa时，开始加压，压力为60‑80MPa，设定好程序的功率和时间，开始烧结，烧结完毕，待炉内温度降至30℃以下，开始卸压，待全部压力卸完，放气，开炉门，脱模，取样，粉碎研磨，得到纳米Gd2Zr2O7陶瓷粉体；其中，烧结时，首先以30‑40℃/min的速率升温至600℃，然后以40‑60℃/min的速率升温至1300‑1350℃，保温3‑5min，随后按30‑50℃/min降温到600℃，烧结完毕；(2)将高温合金基体经过预磨、抛光、清洗处理后，采用低气压等离子喷涂的方法在高温合金基体上沉积粘结层，然后采用等离子喷涂工艺在粘结层表面喷涂陶瓷保护层；(3)然后将喷涂有粘结层和陶瓷保护层的高温合金基体表面在氮气或氩气保护下采用脉冲激光清洗；并将清洗后的材料表面在真空或氩气保护下进行激光毛化处理，最后利用电子束物理气相沉积方法在陶瓷保护层上沉积纳米Gd2Zr2O7陶瓷层作为热障涂层；(4)对步骤(3)制得的陶瓷热障涂层表面用真空除尘器除去表面尘埃和颗粒，并放入烘箱中干燥。