[發明專利]一種鎳基合金超高溫搪瓷涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201410249932.X
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104030570A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 汪誠;華云峰;柴燕;安志斌;孫冬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: C03C8/20
• 分類號: C03C8/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于高溫搪瓷涂層技術領域，具體涉及一種鎳基合金超高溫搪瓷涂層及其制備方法。

背景技術

鎳基合金是燃氣輪機葉片的重要材料。隨著燃氣輪機推重比和效率的提高，對鎳基合金工作溫度的要求也越來越高。搪瓷涂層以氧化物為主，通過成分控制可以改變其物理性能、力學性能和熱膨脹系數，而且搪瓷涂層具有很好的熱化學穩定性和抗氧化性能，是鎳基合金有效的高溫抗腐蝕和抗氧化涂層。

文獻1(謝冬柏，王福會.MCrAlY/搪瓷復合涂層的抗高溫氧化及熱腐蝕性能，材料研究學報，2003，17(6):583-589)在K38G合金上、文獻2(田秀娟，王福會，李慶芬.搪瓷/NiCrAlY復合涂層的抗高溫氧化及熱腐蝕行為,中國腐蝕與防護學報，2005，25(6):344-350)在K52合金上制備了搪瓷涂層，其化學組成質量百分比為SiO₂58.26、Al₂O₃7.98、ZrO₂5.29、ZnO9、B₂O₃4.66、CaO3.66、Na₂O3.4、余量其他氧化物，其抗氧化溫度達到900℃。為了進一步提高抗氧化溫度，文獻3(沈明禮，朱圣龍，王福會.鎳基高溫合金上雙層搪瓷-陶瓷復合涂層1000℃氧化機理，腐蝕科學與防護技術，2012，24(1):10-14)在K38G合金上制備了雙層搪瓷-陶瓷復合涂層，搪瓷涂層的化學組成為質量比為1:1的搪瓷釉料與剛玉粉末和質量比為1:1的搪瓷釉料與石英粉末，搪瓷釉料成分同文獻2，其抗氧化溫度達到1000℃?！吨袊娇詹牧鲜謨浴返?卷報道了一種高溫搪瓷涂層，其化學組成質量份為玻璃料70、Cr₂O₃30、粘土5、水70，其中玻璃料的化學組成質量百分比為SiO₂43.0、BaO42.5、CaO4.0、ZnO5.0、BeO2.5、MoO₃3.0，其在GH39合金上的抗氧化溫度達到1100℃。然而，這些搪瓷涂層不能滿足燃氣輪機推重比和效率的提高對鎳基合金抗氧化保護越來越高的要求，具體表現在抗氧化溫度低，搪瓷涂層熱膨脹系數低，抗熱震性能差。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種抗氧化溫度更高和抗熱震性能更好的鎳基合金超高溫搪瓷涂層。

本發明的技術方案為：

所述一種鎳基合金超高溫搪瓷涂層，其特征在于：搪瓷料漿化學組成的質量份分別為：玻璃料：60～65，氧化鋁氧化鈦復相陶瓷料：35～40，高嶺土：4～6，水：65～70。

進一步的優選方案，所述一種鎳基合金超高溫搪瓷涂層，其特征在于：搪瓷涂層的玻璃料化學組成的質量百分比分數分別為：SiO₂：40～42，BaO：40～42，CaO：4～6，TiO₂：3～5，ZnO：3～4，CeO₂：2～4，CoO：1～2，K₂O：2～3。

進一步的優選方案，所述一種鎳基合金超高溫搪瓷涂層，其特征在于：搪瓷涂層的氧化鋁氧化鈦復相陶瓷料化學組成的摩爾比為1:1。

所述一種制備鎳基合金超高溫搪瓷涂層的方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟1：將摩爾比為1:1的氧化鋁和氧化鈦燒結制備成復相陶瓷，進行粉碎研磨，得到平均粒徑小于10μm的氧化鋁氧化鈦復相陶瓷料；

步驟2：然后將玻璃料、步驟1所述氧化鋁氧化鈦復相陶瓷料、高嶺土和水混合，進行高能球磨，得到搪瓷料漿；

步驟3：將步驟2所述搪瓷料漿噴涂于經過噴砂處理的鎳基合金表面，形成厚度為60～100μm的料漿涂層，進行200℃、1～2小時烘干；

步驟4：將步驟3中烘干后的鎳基合金搪瓷料漿涂層放入1190℃的馬弗爐中，燒結5分鐘后取出，在鎳基合金表面得到超高溫搪瓷涂層。

進一步的優選方案，所述一種制備鎳基合金超高溫搪瓷涂層的方法，其特征在于：步驟1、步驟2中所述玻璃料、氧化鋁氧化鈦復相陶瓷料、高嶺土的質量純度均不小于99.9％。

進一步的優選方案，所述一種制備鎳基合金超高溫搪瓷涂層的方法，其特征在于：步驟2中所述水為去離子水。

進一步的優選方案，所述一種制備鎳基合金超高溫搪瓷涂層的方法，其特征在于：步驟2中所述高能球磨的轉速為160～200轉/分鐘、時間為2～4小時。

有益效果