[發明專利]二硅化鉬復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 200910206231.7
• 申請日: 2009-10-18
• 公開（公告）號: CN102041499A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 費孝愛;牛亞然;季珩;黃利平;鄭學斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C23C24/00
• 分類號: C23C24/00;C23C4/12;C23C4/10;C23C4/08
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技術領域

本發明涉及一種二硅化鉬復合涂層及其制備方法，屬于涂層領域。

背景技術

在高溫下能承受一定應力的高溫合金，主要應用于高溫部件等領域，對高溫材料的抗氧化性和熱穩定性提出了更高的要求。目前常用的鎳基、鐵基、鈷基等合金的高溫抗氧化性能較差，在一定程度上限制了其應用。例如，燃機中燃氣對葉片產生的高溫氧化和熱震是引起葉片損傷的主要破壞形式之一。解決以上問題的方法主要有：采用先進的冷卻技術、發展新型耐高溫合金材料、改進高溫部件的制造工藝等。然而這些方法在較短時期內仍難以使高溫部件達到安全可靠工作所必需的高溫蠕變強度和抗高溫氧化能力。隨著高溫合金的不斷研發改進和發動機工作溫度的升高，對滿足高溫新環境下使用的配套涂層需求愈加強烈。有研究表明，高溫合金表面的熱防護涂層可明顯提高合金的使用溫度，改善其抗氧化能力，從而延長使用壽命。

MoSi₂熔點較高(2030℃)，具有出色的高溫抗氧化性能，是近年來研究較多的高溫結構材料。但它存在低溫粉化現象，室溫韌性不足，高溫強度不夠等問題，在一定程度上限制了它的使用。在高溫合金表面沉積MoSi₂涂層可發揮其出色的高溫抗氧化性，同時又可避免其作為塊體材料在力學性能上的不足，有望獲得較好應用。等離子體噴涂技術是制備涂層常用的方法，焰流溫度較高(可達10000℃)，適合于MoSi₂等高熔點涂層材料的制備【1.Fitzer?E，Kehr?D.Carbon，carlide?and?silicide?coatings.Thin?Solid?Films.1976，35，p55-67】。Castro?R?G等人研究了等離子體噴涂所得MoSi₂涂層的性能，結果表明，低壓噴涂涂層結構致密、含氧量低、化學組分均勻【2.Castro?R?G，Smith?R?W，Rollett?A?D，et?al.Toughness?ofdense?MoSi₂?and?MoSi₂?Tantalum?Composites?Produced?by?Lowpressure?Plasma?Deposition.Scripta?Materialia，1992，26(2)，p207-212】。然而等離子體噴涂MoSi₂涂層仍存在與合金基體結合強度不高、易于低溫粉化、抗熱震性不好等問題。高溫合金表面的ZrO₂涂層抗熱震性能良好，已作為熱障涂層已得到較好的應用。在MoSi₂涂層中添加ZrO₂成分，可以調節涂層熱膨脹系數和工藝過程中產生的熱應力，有望抑制其低溫粉化現象，改善其抗熱震性能【3.Weijie?Li，Yong?Zhang，Xinghong?Zhang，Changqing?Hong，WenboHan.Thermal?shock?behavior?of?ZrB₂-SiC?ultra-high?temperatureceramics?with?addition?of?zirconia.J.Alloy?Compd.，2009，478，p386-391】。

本發明采用等離子體噴涂技術制備了MoSi₂-ZrO₂復合涂層，在保持涂層良好高溫抗氧化性能的同時，顯著提高其抗熱震性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種在高溫合金表面MoSi₂-ZrO₂復合涂層以及采用等離子體噴涂技術制備該涂層的方法。

本發明選擇具有一定粒徑分布的MoSi₂和ZrO₂粉體，球磨機械混合后，采用等離子體噴涂方法將混合粉體噴涂到高溫合金材料表面，形成MoSi₂-ZrO₂復合涂層。具體工藝如下：

(1)篩選粒徑10-120微米、粉體純度大于98.0wt％的MoSi₂和ZrO₂粉體，在球磨機上機械混合10-15小時，制成含ZrO₂?10-40vol.％的MoSi₂復合粉體后烘干；

(2)選擇NiCr或NiCrAlY粉體作為過渡層用粉體烘干備用；

(3)將高溫合金表面進行噴砂處理后，將過渡層用粉體采用真空等離子體噴涂工藝參數噴涂過渡層；