[發明專利]一種具有封閉表層的熱障涂層材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410189502.3
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103993254A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 關慶豐;蔡杰;呂鵬;侯秀麗;楊盛志;楊珅
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/18;C23C4/08;C23C4/10
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種具有封閉表層的熱障涂層材料，包括金屬基體以及在所述金屬基體表面形成的金屬粘結層，其特征在于：在所述的金屬粘結層表面形成有陶瓷面層，在所述的陶瓷面層表面形成有封閉的柱狀晶重熔層。

2.如權利要求1所述的一種具有封閉表層的熱障涂層材料，其特征在于：所述的粘結層及陶瓷層均采用等離子噴涂方法獲得，所述的柱狀晶重熔層采用強流脈沖電子束重熔技術制備而成。

3.如權利要求1所述的一種具有封閉表層的熱障涂層材料，其特征在于：所述的金屬基體采用鎳基高溫合金。

4.如權利要求1所述的一種具有封閉表層的熱障涂層材料，其特征在于：所述的等離子噴涂方法制備的金屬粘結層采用MCrAlY，M為Co、Ni或Co和Ni的混合物，厚度在150~200μm之間。

5.如權利要求1所述的一種具有封閉表層的熱障涂層材料，其特征在于：所述的等離子噴涂方法制備的陶瓷面層采用質量百分含量為6％～8％Y₂O₃穩定的ZrO₂，厚度在200~300μm之間。

6.如權利要求1所述的一種具有封閉表層的熱障涂層材料，其特征在于：所述的強流脈沖電子束重熔技術制備的柱狀晶重熔層表面光滑致密且均勻分布著超細晶結構，表面粗糙度控制在2~11μm之間，具有明顯的封孔效果；在重熔層內部出現大量的網狀垂直裂紋；重熔層厚度在2~30μm之間。

7.如權利要求1所述的一種具有封閉表層的熱障涂層材料的制備方法，其特征在于按照如下步驟進行：

（1）對高溫合金基體進行預磨、清洗、噴砂粗化處理；

（2）利用等離子噴涂的方法在高溫合金基體表面沉積金屬粘結層，完成金屬粘結層的制備；

（3）利用等離子噴涂的方法在制備好的金屬粘結層表層沉積陶瓷面層，完成熱障涂層的制備；

（4）利用強流脈沖電子束（HCPEB）技術轟擊處理熱障涂層陶瓷層，進行表層封閉處理，完成具有封閉表層的熱障涂層制備。

8.如權利要求7所述的一種具有封閉表層的熱障涂層材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中采用的噴砂材料為50~200目白剛玉，噴砂壓強為0.2~0.5MPa，噴砂距離為100~150mm。

9.如權利要求7所述的一種具有封閉表層的熱障涂層材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）和（3）中采用的等離子噴涂技術為，大氣等離子噴涂技術，選擇電壓為30~50V，電流為700~900A，噴槍速率為200~500mm/s，噴涂距離為70~100mm。

10.如權利要求7所述的一種具有封閉表層的熱障涂層材料的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）中采用的HCPEB重熔技術，選擇真空度P≤8×10^-3?Pa，束斑直徑為50cm，脈沖電子束能量為20~40KeV，能量密度為4~20J/cm²，轟擊次數為1~50次，靶源距離15~20cm。