一种抗CMAS侵蚀的热障涂层及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111850454A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010752253.X(22)申请日2020.07.30(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人花银群帅文文钱伟戴峰泽叶云霞陈瑞芳(51)Int.Cl.C23C4/134(2016.01)C23C4/067(2016.01)C23C4/11(2016.01)C23C18/12(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种抗CMAS侵蚀的热障涂层及制备方法(57)摘要本发明涉及热障涂层表面腐蚀与防护技术领域，具体为一种抗CMAS侵蚀的热障涂层及制备方法。本发明的技术方案是通过预制的CMAS悬浮液均匀涂敷在热障涂层表面，然后在高温炉下烧结一段时间，在表面形成致密的磷灰石相阻挡层。该层具有高熔点、致密度高、相稳定性好，结合力强的特点，不仅可以填补陶瓷层表面的喷涂过程中不可避免地孔洞与裂纹，还可以封堵陶瓷层内部CMAS扩散通道，有效提高热障涂层的抗CMAS侵蚀能力。CN111850454ACN111850454A权利要求书1/2页1.一种抗CMAS侵蚀的热障涂层，其特征在于，所述的热障涂层从下至上由粘结层，陶瓷层以及磷灰石相阻挡层组成。2.如权利要求1所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层，其特征在于，所述粘结层为CoCrAlYTaSi材料；所述陶瓷层为稀土锆酸盐类材料，其化学式为RE2Zr2O7，RE为Yb、La、Ce、Gd其中任意1～2种不同元素，且RE元素占总元素的摩尔比小于20％；粘结层的厚度为50～150μm，陶瓷层的厚度为100～300μm，磷灰石相阻挡层的厚度为5～10μm。3.如权利要求1所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤一：对待加工的高温合金试样表面进行研磨、抛光及喷砂处理；步骤二：采用等离子喷涂工艺在试样表面制备CoCrAlYTaSi粘结层，并通过喷涂工艺参数优化，控制该粘结层的厚度在50～150μm；步骤三：对喷涂过粘结层的试样进行真空热处理及表面喷砂处理；步骤四：采用等离子喷涂的方法在步骤三处理后的试样表面喷涂陶瓷层稀土锆酸盐类材料，并通过优化喷涂工艺参数，控制陶瓷层的厚度在100～300μm；步骤五：对步骤四所制备的陶瓷层表面进行研磨以及抛光处理；步骤六：称量比例为22％CaO、19％MgO、14％Al2O3和45％SiO2的混合粉末，加入无水乙醇，在球磨机内球磨确保其混合均匀，并得到混合浆料；步骤七：将步骤六所述的混合浆料放在干燥箱内烘干，得到干燥粉末；步骤八：将步骤七所述的干燥粉末放入高温炉中煅烧，得到块体产物；步骤九：将步骤八所述的块体产物中加入无水乙醇，在球磨机内球磨得到混合浆料：步骤十：将步骤九所述的混合浆料放在干燥箱内烘干得到干燥粉末；步骤十一：将步骤十得到的干燥粉末进行研磨并过筛，得到所需的CMAS粉末；步骤十二：将步骤十一所述的CMAS粉末与无水乙醇混合并不断搅拌至均匀，得到所需的悬浮液；步骤十三：将步骤十二所述的悬浮液涂覆到步骤五制备的涂层试样表面；步骤十四：将步骤十三所述的试样煅烧后冷却到室温取出，得到所述的抗CMAS侵蚀的热障涂层。4.如权利要求3所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤六中，混合粉末与无水乙醇的质量比为1:10，球磨时间为6～8h。5.如权利要求3所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤七中，干燥温度为120℃，烘干时间为6～10h。6.如权利要求3所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤八中，煅烧温度为1300℃，煅烧时间为8h。7.如权利要求3所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤九中，块体产位于与无水乙醇的质量比为1:10，球磨时间为24h。8.如权利要求3所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤十中，干燥温度为120℃，烘干时间为10h；步骤十一中，过200目筛。9.如权利要求3所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤十二中，CMAS粉末与无水乙醇的质量比1:10。10.如权利要求3所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤十2CN111850454A权利要求书2/2页三中，涂覆密度为10～30mg/cm2；步骤十四中，煅烧温度为1180～1280℃，煅烧时间为0.5～2h。3CN111850454A说明书1/5页一种抗CMAS侵蚀的热障涂层及制备方法技术领域[0001]本发明涉及热障涂层表面腐蚀与防护技术领域，具体为一种抗CMAS侵蚀的热障涂层及制备方法。背景技术[