[發明專利]一種鈮合金表面耐高溫高阻氧隔熱涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202111275683.8
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113969394B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 馮晶;陳琳;張陸洋;王建坤;蘇濤
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/58;C23C4/08;C23C4/18;C23C4/11;C23C28/00;C23C14/30;C23C24/04;C23C4/134;C23C4/137
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 張博

1.一種鈮基合金表面耐高溫高阻氧隔熱涂層的制備方法，其特征在于，按先后順序，依次在鈮基合金表面制備粘結層、抗氧化層、阻氧傳播層和隔熱降溫層，包括如下步驟：

（1）采用金屬鉭在鈮基合金表面制備形成粘結層，所述粘結層的制備方法選自冷噴涂、電子束物理氣相沉積和真空等離子噴涂中的至少一種；

（2）將粘結層放置于空氣中，金屬鉭發生氧化，使粘結層表面形成氧化鉭抗氧化層；

（3）用第一陶瓷材料在抗氧化層表面制備形成阻氧傳播層，所述第一陶瓷材料為RETaO₄球形粉體，RE為選自Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一種稀土元素；通過大氣等離子噴涂技術在抗氧化層表面制備形成所述阻氧傳播層；

（4）用第二陶瓷材料在阻氧傳播層表面制備形成隔熱降溫層，所述第二陶瓷材料為RE₃TaO₇球形粉體，RE為選自Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一種稀土元素；通過大氣等離子噴涂技術在阻氧傳播層表面制備形成所述隔熱降溫層。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中，所使用的金屬鉭為球形粉末，粒徑為30~70微米；

所述步驟（1）中，所述粘結層的厚度為60~200微米；

所述步驟（2）中，粘結層在空氣中放置一小時及以上；

所述步驟（2）中，氧化鉭抗氧化層的厚度小于1微米。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中，通過冷噴涂的方式在鈮基合金表面制備粘結層，冷噴涂過程中以壓縮氮氣作為工作氣體，噴涂壓力為0.5~0.9MPa，噴涂距離為20~40 mm，噴涂溫度為900~1200℃，送粉速率為30~50 g/min，涂層沉積速率為10~30微米每分鐘，噴涂時間為2~10分鐘。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）中，大氣等離子噴涂工藝參數如下：噴槍功率為20~50 kW，噴槍距離為80~200mm，氬氣和氫氣的氣體流量分別為3~10slpm、3~10 slpm，進料速度為30~80 g/min，噴槍速度為200~500 mm/s，噴涂時間為5~20min；

所述阻氧傳播層的厚度為100~1000微米。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）中，大氣等離子噴涂工藝參數如下： 噴槍功率為20~50 kW，噴槍距離為80~200mm，氬氣和氫氣的氣體流量分別為3~10 slpm、3~10 slpm，進料速度為30~80 g/min，噴槍速度為200~500 mm/s，噴涂時間為5~20min；

所述隔熱降溫層的厚度為100~1000微米。

6.一種采用權利要求1-5任一項所述的方法制備得到的鈮基合金表面耐高溫高阻氧隔熱涂層。

7.根據權利要求1-5任一項所述的方法在制備鈮基合金表面防護涂層上的應用。

8.一種鈮基合金材料，其特征在于：以鈮基合金為基體，并根據權利要求1-5任一項所述的方法在鈮基合金表面制備涂層。