[發明專利]環境障涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201810818261.2
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108911791B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 韓敬;王衍飛;劉榮軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: C04B41/89
• 分類號: C04B41/89
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;張鮮

1.一種環境障涂層，用于涂覆于非氧化物硅基陶瓷復合材料表面，其特征在于，包括從下至上依次層疊設于非氧化物硅基陶瓷復合材料表面的SiC層、雙稀土硅酸鹽層和單稀土硅酸鹽層；

所述雙稀土硅酸鹽層中的雙稀土硅酸鹽為Lu₂Si₂O₇、Yb₂Si₂O₇、Y₂Si₂O₇、Er₂Si₂O₇及ScSi₂O₇中的一種或多種；

所述單稀土硅酸鹽層中的單稀土硅酸鹽為Lu₂SiO₅；所述SiC層的厚度為50μm~150μm，所述雙稀土硅酸鹽層的厚度為50μm~150μm，所述單稀土硅酸鹽層的厚度為50μm~100μm。

2.根據權利要求 1 所述的環境障涂層，其特征在于，所述雙稀土硅酸鹽層與非氧化物硅基陶瓷復合材料的熱脹系數差的絕對值≤3*10^-6/K，所述雙稀土硅酸鹽層與 SiC 層的熱脹系數差的絕對值≤3*10^-6/K。

3.一種如權利要求 1~2 任一項所述的環境障涂層的制備方法，包括以下步驟：（1）采用化學氣相沉積法或大氣等離子噴涂法在非氧化物硅基陶瓷復合材料表面制備SiC 層；

（2）采用大氣等離子噴涂法在 SiC 層表面制備雙稀土硅酸鹽層；

其中，所述大氣等離子噴涂法制備雙稀土硅酸鹽層的過程為：

（2.1）將雙稀土硅酸鹽粉末與助劑球磨混合，得到第一混合漿料；

（2.2）將所述第一混合漿料進行噴霧造粒，得到第一混合粉末；

（2.3）以所述第一混合粉末為大氣等離子噴涂源，以氬氣和氫氣為工作氣體，控制沉積電流為200~400A，沉積功率為13~18kW，在SiC層表面成型雙稀土硅酸鹽層；

（3）采用大氣等離子噴涂法在雙稀土硅酸鹽層表面制備單稀土硅酸鹽層，得到環境障涂層；

其中，所述大氣等離子噴涂法制備單稀土硅酸鹽層的過程為：

（3.1）將單稀土硅酸鹽粉末與助劑球磨混合，得到第二混合漿料；

（3.2）將所述第二混合漿料進行噴霧造粒，得到第二混合粉末；

（3.3）以所述第二混合粉末為大氣等離子噴涂源，以氬氣和氫氣為工作氣體，控制沉積電流為200~400A，沉積功率為13~18kW，在雙稀土硅酸鹽層表面成型單稀土硅酸鹽層；

（4）將環境障涂層在1400~1500℃下保溫10~20h。

4.根據權利要求 3所述的環境障涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述化學氣相沉積法制備SiC層的工藝為：以甲基三氧硅烷為沉積源，控制沉積功率為80~120KW，沉積溫度為1050~1200℃，沉積時間為60~120h，在非氧化物硅基陶瓷復合材料表面沉積 SiC 層；

所述步驟（1）中，所述大氣等離子噴涂法制備 SiC 層的過程為：

（1.1）將 SiC 粉末與助劑球磨混合，得到第三混合漿料；

（1.2）將所述第三混合漿料進行噴霧造粒，得到第三混合粉末；

（1.3）以所述第三混合粉末為大氣等離子噴涂源，以氬氣和氫氣為工作氣體，控制沉積電流為 200~400A，沉積功率為 13~24kW，在非氧化物硅基陶瓷復合材料表面沉積 SiC 層。