一种热障涂层及其制备方法与应用、航空发动机涡轮叶片.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CN109628929A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201910015397.4C23C4/11(2016.01)(22)申请日2019.01.07C23C4/073(2016.01)C23C14/08(2006.01)(71)申请人广东省新材料研究所C23C14/35(2006.01)地址510000广东省广州市天河区长兴路C23C14/58(2006.01)363号F01D5/28(2006.01)(72)发明人张小锋刘敏周克崧邓畅光邓春明宋进兵毛杰张吉阜杨焜徐丽萍陈志坤曾威陈龙飞(74)专利代理机构北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)11371代理人赵丽娜(51)Int.Cl.C23C28/00(2006.01)C23C4/134(2016.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称一种热障涂层及其制备方法与应用、航空发动机涡轮叶片(57)摘要本发明涉及一种热障涂层及其制备方法与应用、航空发动机涡轮叶片，属于航空发动机热端部件防护涂层领域。该热障涂层包括7YSZ陶瓷层和设置于7YSZ陶瓷层一侧的表面的氧化铝层，7YSZ陶瓷层为羽毛柱状，氧化铝层中的氧化铝为纳米晶体。该热障涂层不仅具有高隔热和高应力容限，还具有良好的抗熔盐腐蚀、抗高温氧化和粒子冲刷性能。其制备方法包括：采用等离子喷涂-物理气相沉积方法制备7YSZ陶瓷层；采用磁控溅射技术制备氧化铝层，然后真空处理。该方法简单，能够制备均匀的热障涂层。将上述热障涂层用于设置于航空发动机热端部件，如涡轮叶片的表面，能使涡轮叶片具有良好的抗高温氧化性能、耐CMAS腐蚀性能及抗粒子冲刷性能。CN109628929ACN109628929A权利要求书1/2页1.一种热障涂层，其特征在于，所述热障涂层包括7YSZ陶瓷层和氧化铝层；所述氧化铝层设置于所述7YSZ陶瓷层一侧的表面；所述7YSZ陶瓷层为羽毛柱状，所述氧化铝层中的氧化铝为纳米晶体；优选地，所述7YSZ陶瓷层的厚度为90-120μm；优选地，所述氧化铝层的厚度为2-10μm；更优选地，所述氧化铝层的厚度大于等于2且小于5μm。2.根据权利要求1所述的热障涂层，其特征在于，所述热障涂层还包括NiCoCrAlYTa合金粘结层，所述7YSZ陶瓷层喷涂于所述NiCoCrAlYTa合金粘结层的远离用于喷涂于目标工装件的一侧的表面，所述氧化铝层设置于所述7YSZ陶瓷层的远离所述NiCoCrAlYTa合金粘结层的一侧的表面；优选地，所述NiCoCrAlYTa合金粘结层的孔隙率小于1％；优选地，所述NiCoCrAlYTa合金粘结层的粗糙度不超过2μm；优选地，所述NiCoCrAlYTa合金粘结层的厚度为20-40μm。3.一种如权利要求1或2所述的热障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用等离子喷涂-物理气相沉积方法制备所述7YSZ陶瓷层；采用磁控溅射技术在所述7YSZ陶瓷层的表面制备氧化铝层，然后真空处理。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当所述热障涂层还包括NiCoCrAlYTa合金粘结层时，采用等离子喷涂-物理气相沉积方法先制备所述NiCoCrAlYTa合金粘结层，随后采用等离子喷涂-物理气相沉积方法在所述NiCoCrAlYTa合金粘结层的一侧的表面制备所述7YSZ陶瓷层；再采用磁控溅射技术在所述7YSZ陶瓷层的远离所述NiCoCrAlYTa合金粘结层的一侧的表面设置所述氧化铝层，真空处理。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述7YSZ陶瓷层的制备条件包括：喷涂净功率为50-60kW，氩气流量为30-40NLPM，氢气流量为60-70NLPM。6.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铝层的制备条件包括：磁控溅射是在偏压为240-260V的条件下进行；和/或所述氧化铝层的制备过程中，真空热处理包括：于680-720℃的条件下保温4.5-5.5h，随后于960-1000℃的条件下保温1.5-2.5h，整个真空热处理过程中真空压力小于5×10-3Pa。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述NiCoCrAlYTa合金粘结层的制备条件包括：喷涂功率为45-55kW，氩气流量为90-110NLPM，氢气流量为5-10NLPM。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在制备所述7YSZ陶瓷层之前，还包括对所述NiCoCrAlYTa合金粘结层的用于喷涂所述7YSZ陶瓷层的一侧的表面进行抛光、喷砂和清洗处理；优选地，喷砂采用220号沙砾进行；优选地，清洗包括先清除喷砂后残留的沙砾，随后进行高压空气和酒精清洗。9.一种如权利要求1或2所述的热障涂层的应用，其特征在于，所述热