[發明專利]一種二硼化鋯-碳化硅高溫抗氧化涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201310364496.6
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103422046A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 倪立勇;吳朝軍;戚鵬;楊杰
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: C23C4/10
• 分類號: C23C4/10;C23C4/12;C04B35/58
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種二硼化鋯-碳化硅高溫抗氧化涂層的制備方法，屬于熱噴涂技術領域，特別涉及一種材料表面高溫抗氧化涂層的制備方法。

背景技術

高溫合金具有良好的高溫力學及蠕變性能，被廣泛應用于航空、航天、艦船以及動力發電等工業領域，特別是鎳基單晶合金以其優越的高溫持久和抗蠕變性能，可有效提高發動機的容量和熱效率，已在先進航空發動機，地面燃氣發動機等動力裝置中得以廣泛應用，因而得到廣大研究者所關注。隨著使用溫度的提高，高溫合金高溫抗氧化問題逐漸突出。在高溫合金部件表面施加涂層，可有效提高合金的抗高溫氧化及抗腐蝕能力。目前廣泛使用高溫抗氧化涂層為Y₂O₃部分穩定的ZrO₂陶瓷層材料，該涂層在1250℃以上長期使用會發生相變和燒結，相變伴隨著體積膨脹，導致涂層內部應力集中而產生裂紋；燒結引起涂層微觀結構以及熱物理和機械性能的變化，例如導致涂層孔隙率下降，熱導率升高，涂層隔熱性能下降。ZrB₂的熔點高達3245℃，具有高模量、高硬度、高熱導率和電導率、良好的抗熱震等綜合特性，是高溫合金材料理想的抗氧化涂層材料。

專利申請號是CN201110258354.2的中國發明專利公布了一種ZrB₂-SiC復合粉體及其制備方法，該方法采用鋯石英砂、硼質原料和碳質原料為主要原料經混合、研磨、經1350～1480℃加熱而成。文獻（Che?Xiaopan,Zhu?Shizhen,Yang?Lijuan?et.Solution-based?synthesis?of?ultra-fine?ZrB₂powders?and?ZrB₂-SiCcomposite?powders.Advanced?Materials?Research,2010,105～106(1):213-216）公布了采用溶液法合成超細粉末ZrB₂和復合粉末ZrB₂-SiC的方法。上述方案均沒有公布將ZrB₂粉體和SiC粉體通過噴霧干燥法制備包覆型ZrB₂-SiC復合粉末。

專利申請號是CN201210176870.5的中國發明專利公布了一種超音速等離子噴涂設備制備碳碳復合材料ZrB₂-SiC-TaB₂-LuB₆涂層的方法；專利申請號是CN201110237500.3的中國發明專公布了一種碳碳復合材料SiC/ZrB₂-SiC/SiC涂層及其制備方法，其中間層ZrB₂-SiC通過超音速等離子噴涂技術制備；文獻（C.Bartuti，T.Valente,M.Tului.High?temperature?behavior?of?plasma?sprayed?ZrB₂-SiC?composite?coatings.Proceeding?of?the?International?Thermal?Spray?Conference,2001,259-262）公布了一種采用等離子噴涂制備ZrB₂-SiC復合涂層的技術。上述方法制備的涂層孔隙率高，結合強度低，涂層抗氧化能力較差。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提出一種二硼化鋯-碳化硅高溫抗氧化涂層的制備方法，該涂層組織結構致密均勻、與高溫合金材料基體的結合強度高，能夠有效提高高溫合金材料的抗氧化性能。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明的一種二硼化鋯-碳化硅高溫抗氧化涂層的制備方法，步驟為：

1）配料球磨：將ZrB₂和SiC進行混合，得到混合物，然后將混合物與粘結劑進行混合，得到混合料，然后將混合料用蒸餾水進行調配并用球磨機進行球磨，得到料漿；

所述的ZrB₂的粒徑為5-15μm；所述的SiC的粒徑為0.5-1μm；ZrB₂和SiC的質量比為75-70∶25-30；ZrB₂和SiC的混合物與粘結劑的質量比為90-95∶10-5；所述的蒸餾水的質量為混合料質量的1-2倍；所述的球磨時間為20-28h；

所述的粘結劑為聚苯乙烯、羧甲基纖維素和聚乙烯醇的混合物，聚苯乙烯、羧甲基纖維素、聚乙烯醇三者的質量比為30-50∶40-30∶30-20；