一种复合热障涂层及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102925871A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102925871A(43)申请公布日2013.02.13(21)申请号201210414397.XC23C4/10(2006.01)(22)申请日2012.10.25(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人梁工英祝超丁秉钧王铁军虞烈(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.C23C14/58(2006.01)C23C14/08(2006.01)C23C14/35(2006.01)C23C4/18(2006.01)C23C4/12(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图11页(54)发明名称一种复合热障涂层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种复合热障涂层及其制备方法，1）采用薄膜制备工艺，在陶瓷层表面上沉积一层1-10μm的R2O3薄膜，R为Nd，Sm，Eu，Gd或Tb中的一种或两种以上组合；2）将镀膜后的热障涂层陶瓷层置于电阻炉中，在空气条件于1000-1400℃对YSZ陶瓷层以及表面的R2O3薄膜进行扩散烧结，使得在陶瓷层表面区域形成R2Zr2O7稀土锆酸盐陶瓷层。本发明在热障涂层YSZ陶瓷层上方复合一个1-10μm的R2Zr2O7稀土锆酸盐陶瓷层，降低了陶瓷层整体的电导率和透氧率，提高了热障涂层热稳定性。YSZ陶瓷层从最顶层逐渐过渡成为稀土锆酸盐陶瓷层，使得陶瓷层的抗氧化性和热稳定性提升，使用寿命增长。CN1029587ACN102925871A权利要求书1/1页1.一种复合热障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a采用薄膜制备工艺，在陶瓷层表面上沉积一层R2O3薄膜，R为Nd，Sm，Eu，Gd或Tb中的一种或两种以上组合；b将镀膜后的热障涂层陶瓷层置于电阻炉中，在空气条件下进行扩散烧结，使得在陶瓷层表面区域形成R2Zr2O7稀土锆酸盐陶瓷层。2.如权利要求1所述复合热障涂层的制备方法，其特征在于，所述薄膜制备工艺包括等离子喷涂或磁控溅射。3.如权利要求1所述复合热障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤a薄膜的沉积厚度是1-10μm。4.如权利要求1所述复合热障涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤b扩散烧结时间2-10小时，温度为1000-1400°C。5.如权利要求2所述新型复合热障涂层的制备方法，其特征在于，所述等离子喷涂-1-1工艺条件为，电压74V，电流650A，R2O3送粉率60g·min，氩气流速2550L·h，氢气流速425L·h-1，喷涂距离80-150mm。6.如权利要求2所述新型复合热障涂层的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射工艺条件为，纯度99.99%以上的R2O3靶，靶材与工件表面的距离50mm，直流电源，功率25W，工作气体Ar气，压力0.16-0.3Pa，流速21-28sccm。7.一种复合热障涂层，其特征在于：包括陶瓷层和粘结层，所述陶瓷层为质量分数为6-8%Y2O3的ZrO2陶瓷，该陶瓷表面涂覆有R2O3薄膜，R为Nd，Sm，Eu，Gd或Tb中的一种或两种以上组合，所述粘结层为MCrAlY合金体系，其中M表示Ni，Co，Fe或者它们的混合。8.如权利要求7所述的复合热障涂层，其特征在于：所述粘结层中Al质量分数在8-12%。9.如权利要求7所述的复合热障涂层，其特征在于：所述粘结层中，当M为Ni时，Ni，Cr，Al和Y的质量分数分别是69%，20%，10%和1%。10.如权利要求7所述的复合热障涂层，其特征在于：所述粘结层中，当M为Ni和Co混合物时，Ni，Co，Cr，Al和Y的质量分数分别是31%，31%，25%，12%和1%。2CN102925871A说明书1/4页一种复合热障涂层及其制备方法【技术领域】[0001]本发明涉及热障涂层领域，特别涉及一种用于燃气涡轮发动机高温部件的热障涂层陶瓷层的制备方法，改善其抗氧化性能并提高陶瓷层的高温下稳定性。【背景技术】[0002]航天、航空、航海、燃气发电、化工和冶金等众多领域的飞速发展促进了热障涂层的研究开发与应用。为了提高涡扇发动机以及燃气轮机的效率，提高推力/质量比和使用寿命，许多密度低、室温韧性好、高温强度高的先进材料将被大量使用，各种功能涂层将得到广泛应用，其中热障涂层对提高发动机工作温度起着非常重要的作用。[0003]所谓热障涂层是指由金属粘结层和陶瓷表面涂层组成的涂层系统。陶瓷层借助这一中间合金粘结层而与金属基体连结，从而降低了界面应力，避免陶瓷层的过早剥落。应用最广的热障涂层制备工艺是等离子喷涂和电子束物理气相沉积。[0004]热障涂层中的陶瓷层通常选用的材料是Y2O3部分稳定的ZrO2陶瓷