[發明專利]陰極等離子電解沉積大面積彌散貴金屬微粒熱障涂層

有效

• 申請號: 201410265417.0
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104018208A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 何業東;王鵬;鄧舜杰;王偉澤;周帥;張津;王德仁
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明的陰極等離子電解沉積大面積彌散貴金屬微粒熱障涂層的方法涉及材料的涂層技術，能在大面積的高溫合金表面沉積各種彌散貴金屬微粒的熱障涂層。本發明制備的彌散Pt微粒的熱障涂層相對等離子噴涂、電子束物理氣相沉積等方法具有設備簡單，便于操作，可以獲得特殊的涂層結構，具有優異的熱障性能、抗高溫氧化性能、抗開裂、抗剝落和抗熱沖擊性能，使用溫度范圍寬，服役壽命長，可用于航空發動機、艦船發動機、地面燃氣渦輪、火箭發動機等高溫合金，或難熔合金熱端部件的高溫防護。

背景技術

熱障涂層(Thermal?barrier?coatings,簡稱TBCs)是提高熱機效率的一種表面技術。熱障涂層與高溫結構材料、高效氣冷技術被稱為先進航空發動機葉片的三大關鍵技術(徐惠彬,宮聲凱,劉福順.航空發動機熱障涂層材料體系的研究,航空學報,(2000),21(1):7-12.)。熱障涂層還可以用于艦船發動機、地面燃氣渦輪、火箭發動機等。

為了獲得性能優異的熱障涂層，人們一直在探索制備各種新型結構的熱障涂層及其新的制備方法。文獻(何業東、馬曉旭、張津、鄧舜杰、王德仁、李洪，一種彌散貴金屬微粒增韌復合熱障涂層及制備方法，ZL201210207753.0，申請日：2012年6月25日，2014年1月15日授權。)采用復合溶膠-凝膠熱壓濾燒結技術，或復合溶膠-凝膠加壓微波燒結技術，或等離子噴涂技術制備彌散貴金屬微粒增韌復合熱障涂層。彌散貴金屬微粒通過塑性變形吸收能量，使裂紋尖端鈍化，降低為裂紋的長度等可增韌隔熱陶瓷，因而彌散貴金屬微粒增韌復合熱障涂層具有優異的抗開裂、抗剝落、長壽命等特性。本發明采用陰極等離子電解大面積沉積彌散貴金屬微粒熱障涂層。等離子體電解是在特定的電解液中，當電壓增加到某一程度時，在陽極表面或陰極表面發生微弧放電，產生等離子體，成為一種有等離子體參與的電解過程。2001年出現了采用陰極等離子電解制備熱障涂層的文獻(何業東、楊曉戰、王德仁，中國發明專利：一種制備氧化物陶瓷涂層的陰極微弧電沉積方法，ZL01118541.4，申請日期：2001年5月31日，2004年2月11日授權；Xiaozhan?Yang,Yedong?He,Deren?Wang,Wei?Gao，Cathodic?Micro-Arc?Electrodeposition?of?Thick?Ceramic?Coatings，Electrochemical?and?Solid-State?Letters,5(3)(2002)C33-C34.)，采用在合金表面預沉積一層ZrO₂-8％Y₂O₃薄膜，作為陰極施加一定的電壓產生等離子微弧放電，沉積出厚的ZrO₂-8％Y₂O₃熱障涂層。陰極等離子沉積涂層可以在各種金屬材料表面沉積涂層，避免了陽極等離子電解氧化(即微弧氧化)只能在閥金屬上沉積涂層的局限性，因而受到廣泛的重視。采用陰極等離子沉積涂層的研究逐漸增多。文獻(周帥、何業東，王德仁，楊競，陰極等離子電解沉積Al₂O₃-YAG復合涂層及其抗高溫氧化性能，材料熱處理學報，Vol.34,No.12,(2013)171-175.)采用陰極等離子電解沉積Al₂O₃-YAG復合涂層。文獻(Elnaz?Bahadori,Sirus?Javadpour,M.H.Shariat,Fatemeh?Mahzoon，Preparation?and?properties?of?ceramic?Al₂O₃?coating?as?TBCs?on?MCrAly?layer?applied?on?Inconel?alloy?by?cathodic?plasma?electrolytic?deposition，Surface&Coatings?Technology，228(2013)S611–S614.)采用陰極等離子電解制備出Al₂O₃熱障涂層。然而，這些文獻報道的陰極等離子電極制備的熱障涂層都是在很小的樣品上實現的。