[發(fā)明專利]雙梯度隔熱抗燒蝕涂層及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811279819.0
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109338270A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳護林;叢大龍;李忠盛;何慶兵;張敏;趙子鵬;宋凱強;陳海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)第五九研究所
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/073;C23C4/11
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 趙志遠

1.一種雙梯度隔熱抗燒蝕涂層，其特征在于，包括：雙梯度隔熱抗燒蝕涂層的涂層總厚度為200μm～500μm，包含多個子層，每個子層均具有梯度變化的孔隙率結(jié)構(gòu)和材料成分，具體如下：

第1子層孔隙率≤1％，第1子層的涂層材料成分為100％MCrAlYX；最后1個子層孔隙率≤30％，最后1個子層的涂層材料成分為100％M-ZrO2；中間子層孔隙率和涂層材料逐層過渡，中間子層的涂層材料成分為MCrAlYX與M-ZrO₂的混合層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙梯度隔熱抗燒蝕涂層，其特征在于，中間子層的孔隙率由1％梯度變化至30％，中間子層的涂層材料成分由(60％～90％)MCrAlYX+(10％～40％)M-ZrO₂梯度變化至(10％～40％)MCrAlYX+(60％～90％)M-ZrO₂。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙梯度隔熱抗燒蝕涂層的制備方法，其特征在于，所述子層的層數(shù)為4～10層，每個子層的厚度為30μm～50μm。

4.一種雙梯度隔熱抗燒蝕涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S01，基體預(yù)處理，選取合金鋼或高溫合金中的一種作為基體，對待噴涂工件進行表面處理；

S02，噴涂粉末預(yù)處理，噴涂粉末是A、B兩組材料，A組材料是合金粉末，為NiCrAlY、CoCrAlY、NiCoCrAlY、NiCoCrAlYTa合金中的一種，B組材料是陶瓷粉末，為氧化釔部分穩(wěn)定的二氧化鋯(Y₂O₃-ZrO₂)、氧化鈣部分穩(wěn)定的二氧化鋯(CaO-ZrO₂)、氧化鈰部分穩(wěn)定二氧化鋯(CeO₂-ZrO₂)和三氧化二鋁(Al₂O₃)中的一種；待噴涂合金及陶瓷粉末在烘箱中烘干；

S03，制備隔熱抗燒蝕涂層：采用雙送粉大氣等離子噴涂技術(shù)制備上述的雙梯度隔熱抗燒蝕涂層。

S04，依據(jù)涂層的使用要求，預(yù)先設(shè)定每一子層的工藝參數(shù)和每種成分的送粉速率，形成工藝曲線，依據(jù)工藝曲線采用自動或人工方式調(diào)整參數(shù)，完成涂層制備。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙梯度隔熱抗燒蝕涂層的制備方法，其特征在于，在S03步驟中，通過調(diào)整噴涂工藝參數(shù)將涂層孔隙率控制在所需范圍內(nèi)，通過調(diào)整金屬合金材料和陶瓷材料各自送粉率將涂層各子層材料成分控制在所需范圍內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙梯度隔熱抗燒蝕涂層的制備方法，其特征在于，所述噴涂工藝參數(shù)包括等離子噴涂功率、送粉壓力、送粉速率和噴涂速度工藝參數(shù)，通過正交實驗法建立噴涂工藝參數(shù)與涂層孔隙率的關(guān)系。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙梯度隔熱抗燒蝕涂層的制備方法，其特征在于，等離子噴涂功率的范圍為25kW～60kW，送粉壓力的范圍為0.6MPa～1.0MPa，送粉速率的范圍為2kg/h～10kg/h，噴涂速度的范圍為20mm/s～200mm/s。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙梯度隔熱抗燒蝕涂層的制備方法，其特征在于，在S03步驟中，采用金相法測量不同參數(shù)組合制備的涂層的孔隙率，測量位置是涂層的橫截面，金相照片放大倍數(shù)后，采用多組橫截面孔隙率平均值作為該組參數(shù)制備的涂層的孔隙率。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙梯度隔熱抗燒蝕涂層的制備方法，其特征在于，在S03步驟中，各子層的MCrAlYX送粉率如下：第1子層MCrAlYX送粉率為0.9kg/h～10kg/h；最后1個子層MCrAlYX送粉率為0kg/h；中間子層MCrAlYX送粉率由0.9kg/h～10kg/h逐漸減小至0kg/h。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙梯度隔熱抗燒蝕涂層的制備方法，其特征在于，在S03步驟中，各子層M-ZrO₂送粉率如下：第1子層M-ZrO₂送粉率為0kg/h；最后1個子層M-ZrO₂送粉率為0.9kg/h～10kg/h；中間子層M-ZrO₂送粉率由0kg/h逐漸增加至0.9kg/h～10kg/h。