[發明專利]一種選區激光燒結制備多孔熱障涂層的方法

在審

• 申請號: 202111010402.6
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113718207A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 花銀群;戴峰澤;葉云霞;蔡杰
• 申請（專利權）人: 蘇州金航納米技術研究有限公司
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/16;C23C26/00;C23C28/00;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 田玉菲

1.一種選區激光燒結制備多孔熱障涂層的方法，其特征在于，所述多孔熱障涂層主要包括渦輪葉片表面的粘結層、粘結層上方的柱狀燒結區、頂部的熱障涂層和貫串熱障涂層、柱狀燒結區、粘結層和渦輪葉片的冷卻孔，具體步驟如下：

步驟一：采用電弧離子鍍在渦輪葉片表面制備一層粘結層；

步驟二：在粘結層上鋪設一層厚度為h的陶瓷粉體；

步驟三：采用脈沖激光在粘結層表面制備多個規則排列的柱狀燒結區，不同行之間排列的柱狀燒結區交錯排列，其特征在于，同一行和下一行兩兩相鄰的三個柱狀燒結區的中心連線構成等邊三角形；待整個待處理表面布滿柱狀燒結區后完成第一層陶瓷層的制備；

步驟四：在第一層陶瓷層上繼續鋪設一層厚度為h的陶瓷粉體；

步驟五：采用步驟三同樣的方法進行第二層陶瓷層的制備，其特征在于，本層的所有柱狀燒結區的中心與上一層兩兩相鄰的三個柱狀燒結區的中心一一重合，也即與上一層等邊三角形的中心重合，使本層與上一層獲得空間交錯的效果，完成第二層陶瓷層的制備；

步驟六：在第二層陶瓷層的表面繼續鋪設一層厚度為h的陶瓷粉體，并重復步驟五，之后重復鋪粉和重復步驟五，直到第N-1層的陶瓷層制備完畢，每一新增層的柱狀燒結區都與上一層的柱狀燒結區獲得空間交錯的效果；

步驟七：在第N-1層的陶瓷層上鋪設一層厚度為4h-5h的陶瓷粉體，并對整個鋪粉區域進行激光燒結，完成第N層熱障涂層的制備；

步驟八：從熱障涂層頂部開設冷卻孔，該冷卻孔從上到下貫穿渦輪葉片基體。

步驟九：對冷卻孔吹高壓氣體，使激光燒結完畢后剩余的陶瓷粉體從熱障涂層內部分離，得到多孔熱障涂層。

2.如權利要求1所述的一種選區激光燒結制備多孔熱障涂層的方法，其特征在于，所述的陶瓷粉體的厚度范圍為5um≤h≤10um；所述陶瓷粉體為Gd₂Zr₂O₇或LaMgAl₁₁O₁₉粉體，粒度為0.1～5um。

3.如權利要求1所述的一種選區激光燒結制備多孔熱障涂層的方法，其特征在于，柱狀燒結區的直徑記為D、相互之間的距離記為L，其特征在于，0.25*D≤L≤0.4*D，柱狀燒結區的厚度＝0.25*D，所述的柱狀燒結區的直徑D的范圍為10um≤D≤30um。

4.如權利要求1所述的一種選區激光燒結制備多孔熱障涂層的方法，其特征在于，所述的冷卻孔直徑為0.5～1mm，，冷卻孔采用矩陣排列，孔間距為20-30mm。

5.如權利要求1所述的一種選區激光燒結制備多孔熱障涂層的方法，其特征在于，所述的渦輪葉片材料為單晶鎳基高溫合金。

6.如權利要求1所述的一種選區激光燒結制備多孔熱障涂層的方法，其特征在于，所述的粘結層材料為NiCoCrAlY或者NiAl合金，厚度為50～100um。

7.如權利要求1所述的一種選區激光燒結制備多孔熱障涂層的方法，其特征在于，所述的脈沖激光為納秒激光，脈寬為10～100ns。