[發明專利]一種耐腐蝕抗燒蝕復合涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201910242840.1
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN110093579B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 吳護林;李忠盛;叢大龍;張敏;何慶兵;陳漢賓;李立
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: C23C4/11
• 分類號: C23C4/11;C23C4/134;C23C24/04;C23C28/00
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

本發明涉及一種耐腐蝕抗燒蝕復合涂層的制備方法。它依次包括以下步驟：（1）工件預處理；（2）采用冷噴涂將MCrAlY合金粉末噴涂至工件表面形成粘結底層；（3）采用等離子噴涂將8YSZ陶瓷粉末噴涂至粘結底層表面形成陶瓷層；（4）采用冷噴涂將Ta難熔金屬粉末噴涂至陶瓷層表面形成耐蝕金屬層；（5）重復步驟（3）和（4）交替制備陶瓷層和耐蝕金屬層。本制備方法易于操作，其所得復合涂層結合強度高，不易脫落，穩定性好，兼具優異的隔熱性能和耐腐蝕性能，能同時滿足于中高溫的高溫環境和腐蝕性物質較多如海洋等易腐蝕環境中的應用，且其隔熱抗燒蝕性能和耐腐蝕性能顯著優于傳統金屬陶瓷雙層隔熱抗燒蝕涂層。

技術領域

本發明涉及表面涂層技術領域，具體涉及一種耐腐蝕抗燒蝕復合涂層的制備方法。

背景技術

隔熱抗燒蝕涂層能夠防止所涂覆的金屬部件遭受高溫腐蝕和高溫氧化，被廣泛應用于航空、航天、艦船、交通等領域，以解決航空發動機渦輪葉片及殼體、航天飛行器翼片、艦船活塞等高溫部件的高溫氧化和腐蝕問題。目前，應用于中高溫（約2000℃）環境中的現有的隔熱抗燒蝕涂層一般為由基體表面底層的高溫合金層（粘結層）和粘結層上部的陶瓷層（隔熱層）組成的經典復合涂層結構，其高溫合金粘結層一般采用MCrAlY（其中，M代表Co或Ni，或者兩者均有；Cr為金屬Cr，Al為金屬Al，Y為稀土元素Y）等材料，陶瓷層一般采用Y₂O₃部分穩定ZrO₂（YSZ）等稀土氧化物摻雜氧化鋯等材料。

隨著我國大力推進和實施海洋戰略，隔熱抗燒蝕涂層越來越多的在海洋裝備上得到應用。這些涂層部件在海上長時間運輸、貯存或長期工作于海洋大氣環境中時極易發生腐蝕、加速涂層的失效，嚴重影響了裝備的使用壽命。

目前，等離子噴涂是制備隔熱抗燒蝕涂層的重要工藝，其所得隔熱抗燒蝕涂層中的陶瓷層通常具有一定的孔隙率（隔熱層需要滿足一定孔隙率要求如5～20%，才能起到有效隔熱作用），具有良好的隔熱性能，但是孔隙結構大大提高了易腐蝕環境中腐蝕成分如腐蝕性氣體向涂層內部擴散進入，既大幅降低了涂層的耐腐蝕性能，也導致涂層結合強度降低，容易脫落、失效。因此，具有更高結合強度、更強隔熱性能和更優耐腐蝕性能的隔熱抗燒蝕涂層需求迫切。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐腐蝕抗燒蝕復合涂層的制備方法，該制備方法易于操作，且能保證所得復合涂層結合強度高，兼具優異的隔熱性能和耐腐蝕性能。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種耐腐蝕抗燒蝕復合涂層的制備方法，其特征在于，依次包括以下步驟：

（1）將工件進行預處理；

（2）采用冷噴涂將MCrAlY合金粉末噴涂至工件表面，形成厚度為50μm～150μm的粘結底層；其中，所述MCrAlY中，M代表Co或Ni，或者兩者均有；

（3）采用等離子噴涂將8YSZ陶瓷粉末噴涂至粘結底層表面，形成厚度為40μm～200μm的陶瓷層；其中，所述8YSZ陶瓷粉末具體是指8wt% Y₂O₃穩定的ZrO₂陶瓷粉末；

（4）采用冷噴涂將Ta難熔金屬粉末噴涂至陶瓷層表面，形成厚度為25μm～200μm的耐蝕金屬層；

（5）重復步驟（3）和（4）交替制備陶瓷層和耐蝕金屬層；當復合涂層整體為一次性使用時，最后以耐蝕金屬層結束沉積，當復合涂層整體為多次反復使用時，最后以陶瓷層結束沉積，制備出呈多層結構的MCrAlY+8YSZ/Ta復合涂層，即所述耐腐蝕抗燒蝕復合涂層。