[發明專利]一種曲折柱狀結構的熱障涂層陶瓷層及其制備方法

在審

• 申請號: 201711298879.2
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108018522A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 毛杰;劉敏;鄧暢光;鄧春明;鄧子謙;楊焜;張小鋒;周克崧
• 申請（專利權）人: 廣東省新材料研究所
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/10;C23C4/11
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所 44216
• 代理人: 劉潤愚

1.一種熱障涂層陶瓷層，主要的結構含有基體（1）、粘結層（2）、陶瓷層（3），其熱障涂層陶瓷層（3）具有非垂直生長的柱狀結構，其特征在于柱狀結構與基體（1）表面法線方向呈一定角度的曲折，該曲折柱狀結構與基體（1）表面法線方向之間的角度為曲折角度α，60°≥α＞0°，曲折柱狀結構生長方向發生變化的次數為曲折次數A，10次≥A≥1次。

2.根據權利要求1所述的一種熱障涂層陶瓷層，其特征在于，曲折柱狀結構與基體（1）表面法線方向之間的角度為曲折角度α，最優為45°≥α≥10°，曲折柱狀結構生長方向發生變化的次數為曲折次數A，最優為5次≥A≥1次。

3.一種熱障涂層陶瓷層制備方法，所述的制備方法為等離子噴涂氣相沉積技術，該等離子噴涂氣相沉積技術是在真空室壓力不高于150 Pa的環境下進行等離子噴涂，熱障涂層陶瓷層粉末進入等離子射流（5）后實現蒸發，形成氣相或氣相為主的復相，進行涂層沉積，其特征在于，在基體（1）上制備陶瓷層（3）的步驟包含，沉積陶瓷層（3），將基體（1）固定到真空室內的工件運動臺上；關閉真空室，抽真空，直到真空室的壓力≤150 Pa；預氧化處理：在真空室的壓力≤150 Pa、氧氣流量1-3 L/min條件下，基體（1）溫度控制在900-1100℃，等離子焰流吹掃5-20 min；送入陶瓷層粉末；制得具有與基體（1）表面法線方向呈一定角度的曲折柱狀結構的熱障涂層陶瓷層；制備結束。

4.根據權利要求3所述的一種熱障涂層陶瓷層制備方法，其特征在于：準備基體（1），對基體（1）上粘結層（2）的表面進行研磨、拋光和清洗，保持表面潔凈，表面粗糙度Ra＜2 μm。

5.根據權利要求3所述的一種熱障涂層陶瓷層制備方法，其特征在于：在噴涂過程中基體（1）需要沉積涂層（4）的表面和等離子射流（5）之間保持一定的角度β，90°＞β≥0°，噴涂一段時間后基體（1）轉動至另外一側，基體（1）表面和等離子射流（5）之間保持相同角度β，再噴涂一段時間后基體（1）轉動至原來一側，保持相同角度β，如此循環，噴涂過程中的基體（1）轉動次數B取決于涂層結構的曲折次數A，10次≥轉動次數B=曲折次數A≥1次。

6.根據權利要求5所述的一種熱障涂層陶瓷層制備方法，其特征在于：在噴涂過程中基體（1）需要沉積涂層（4）的表面和等離子射流（5）之間保持一定的角度β，最優為60°＞β≥20°，噴涂一段時間后基體（1）轉動至另外一側，基體（1）表面和等離子射流（5）之間保持相同角度β，再噴涂一段時間后基體（1）轉動至原來一側，保持相同角度β，如此循環，噴涂過程中的基體（1）轉動次數B取決于涂層結構的曲折次數A，最優為5次≥轉動次數B=曲折次數A≥1次。

7.根據權利要求3所述的一種熱障涂層陶瓷層制備方法，其特征在于：噴涂電流為2000-2800 A，功率為100-140 kW，等離子工作氣體為Ar、He，流量分別為 25~50 L/min、50~75 L/min，H2可以作為第三種等離子氣體進行添加，流量為 0~10 L/min，基體（1）溫度控制在900-1100℃之間，送粉率2-20 g/min，噴涂距離為800-1400 mm，沉積厚度為100-500 μm。