[發(fā)明專利]一種新型鎂合金熱障涂層及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202011201622.2 | 申請(qǐng)日： | 2020-11-02 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN112301402A | 公開(kāi)（公告）日： | 2021-02-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王金龍;邵銀華;陳明輝;王群昌;王福會(huì) | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 東北大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C25D11/30 | 分類號(hào)： | C25D11/30;C23C4/11;C23C4/134;C22C23/06;C23C28/04 |
| 代理公司： | 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234 | 代理人： | 孫奇 |
| 地址： | 110169 遼*** | 國(guó)省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 新型 鎂合金 熱障 涂層 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型鎂合金熱障涂層及其制備方法，是在鎂合金基體原位生成一層上層疏松多孔，下層致密的微弧氧化層充當(dāng)粘結(jié)層，隨后采用大氣等離子噴涂技術(shù)在粘結(jié)層上制備8YSZ陶瓷層面層，從而制備YSZ/PEO/Mg全新的熱障涂層體系。微弧氧化層與基體之間為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，同時(shí)，上層疏松多孔的微弧氧化層結(jié)構(gòu)，提高了與面層YSZ的接觸面積，并形成YSZ嵌入微弧氧化層上層的結(jié)構(gòu)，從而提升了面層與粘結(jié)層之間的結(jié)合強(qiáng)度。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，自動(dòng)化程度高，適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬材料表面改性領(lǐng)域，具體涉及一種新型鎂合金熱障涂層及其制備方法。
背景技術(shù)
鎂合金在自然界中的含量很豐富，在所有的結(jié)構(gòu)金屬里，鎂的密度最低，同時(shí)，鎂合金具有良好的比強(qiáng)度、比剛度、良好的減震抗噪性能，因此鎂合金在航空、航天、交通和電子領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用。然而，由于鎂合金熔點(diǎn)低，化學(xué)性質(zhì)活潑、耐熱性能較差和耐蝕性能欠佳，故顯著限制了其應(yīng)用。鎂合金在常溫下，極易與濕潤(rùn)空氣或水反應(yīng)生成MgO或Mg(OH)2，從而發(fā)生腐蝕。在高溫下，鎂合金極易發(fā)生氧化反應(yīng)生成MgO薄膜，MgO薄膜的PBR值為0.81，因此膜內(nèi)存在較大的張應(yīng)力，氧化膜不具有保護(hù)性，從而限制了鎂合金在高溫下的使用。
應(yīng)用熱障涂層可顯著改善以上問(wèn)題。熱障涂層是一種隔熱的功能涂層，通常將熱導(dǎo)率低和熔點(diǎn)較高的材料涂覆于金屬基體表面，使之成為高溫介質(zhì)和金屬基體之間的屏障，從而阻礙了熱量向金屬基體的傳播，降低了金屬表面的溫度，達(dá)到保護(hù)基體的作用。傳統(tǒng)的熱障涂層由MCrAlY(M＝Ni,Co)粘結(jié)層和Y2O3部分穩(wěn)定的ZrO2陶瓷涂層(YSZ)組成。
傳統(tǒng)的熱障涂層在鎂合金表面制備后，MCrAlY粘結(jié)層與鎂合金基體之間以機(jī)械結(jié)合為主，粘結(jié)層與基體之間的粘結(jié)強(qiáng)度較低，且大氣等離子噴涂技術(shù)噴涂焰流溫度較高，鎂合金活性較為活潑，因此易在粘結(jié)層與基體界面發(fā)生氧化，形成較為疏松，脆性大的鎂的氧化物，顯著降低了涂層的結(jié)合強(qiáng)度，從而導(dǎo)致熱障涂層與基體的脫落。
因此，本發(fā)明研究開(kāi)發(fā)了一種新型鎂合金熱障涂層結(jié)構(gòu)體系，通過(guò)在鎂合金基體原位生成微弧氧化層作為粘結(jié)層，同時(shí)，大氣等離子噴涂面層YSZ后，基體與粘結(jié)層界面無(wú)氧化區(qū)域生成，提高了涂層與基體之間的粘結(jié)強(qiáng)度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種新型鎂合金熱障涂層及其制備方法，微弧氧化層線膨脹系數(shù)介于鎂合金基體以及面層陶瓷層之間，因此微弧氧化層的制備有效的緩和了YSZ/Mg之間由于熱應(yīng)力和線膨脹系數(shù)不匹配造成的涂層脫落的問(wèn)題，同時(shí)微弧氧化層與基體之間為冶金結(jié)合，從而提高了基體與粘結(jié)層之間的結(jié)合強(qiáng)度。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種新型鎂合金熱障涂層，該新型鎂合金熱障涂層由粘結(jié)層和8YSZ陶瓷面層組成，所述粘結(jié)層為鎂合金微弧氧化層。
上述的新型鎂合金熱障涂層，其優(yōu)選方案為，所述粘結(jié)層厚度為20～30um，所述8YSZ陶瓷面層厚度為90～110um。
上述的新型鎂合金熱障涂層，其優(yōu)選方案為，所述鎂合金組成按重量百分比包括：Gd 14％，Zn 2.3％，Zr 1％，余量為Mg。
一種新型鎂合金熱障涂層的制備方法，包括以下步驟：
步驟一：對(duì)鎂合金基體進(jìn)行表面處理，去除鎂合金表面污垢；
步驟二：對(duì)鎂合金基體進(jìn)行微弧氧化處理，從而在鎂合金基體原位生成微弧氧化層作為粘結(jié)層；
步驟三：微弧氧化結(jié)束，用去離子水沖洗鎂合金并干燥；
步驟四：在步驟三試樣清洗完成后，對(duì)鎂合金微弧氧化層進(jìn)行噴砂處理，隨后采用大氣等離子噴涂技術(shù)制備8YSZ陶瓷面層。
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