一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法.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CN108950461A(43)申请公布日2018.12.07(21)申请号201810703389.4(22)申请日2018.06.30(71)申请人黑龙江科技大学地址150027黑龙江省哈尔滨市松北区浦源路2468号(72)发明人周长海李学伟王建永潘瑞云(74)专利代理机构哈尔滨龙科专利代理有限公司23206代理人高媛(51)Int.Cl.C23C4/134(2016.01)C23C4/11(2016.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法(57)摘要一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法，属于涡轮盘件铁基高温合金提高温度及寿命的应用领域。所述方法如下；纳米喂料材料的团聚处理；对铁基板进行处理；粘结层热喷涂；粘结层重熔及陶瓷层喷涂处理；制备态涂层热处理。本发明相对于现有技术的有益效果是：通过本发明的热障涂层的制备工艺，可实现在铁基高温合金表面制备高寿命的涂层，以满足铁基高温合金在更高温度使用的要求。CN108950461ACN108950461A权利要求书1/1页1.一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下；步骤一：纳米喂料材料的团聚处理：采用体积分数为4%的聚乙烯醇水溶液，在95℃恒温水浴中加热20min后自然冷却至室温，制得有机黏合剂PVA；按照YSZ粉末：有机黏合剂PVA=1：3的体积比，将YSZ粉末加入有机黏合剂PVA中，使用电动搅拌器将两者混合均匀，即得到粘稠状的浆料，再将浆料放入超声清洗器中超声处理2h，超声功率为2000W；超声后的浆料放置在烘箱中进行热处理，除去浆料中的水分；待浆料完全干燥固化后从烘箱中取出进行充分研磨，筛选平均直径为50~70μm的粒子，即得到纳米喂料材料；步骤二：对铁基高温合金进行处理：使用体积分数为5%的稀盐酸清洗铁基高温合金，洗去氧化层，再使用体积分数为10%的NaOH溶液清洗铁基高温合金，洗去油污；步骤三：粘结层热喷涂：对步骤二处理后的铁基合金进行表面喷涂处理，喷涂时，先采用等离子体焰在铁基合金表面预热5~10s，使得基体合金升温至100~120℃；调整等离子体喷涂的Ar和H2的流量，Ar的流量为30L/min，H2的流量为2L/min，设置喷涂电压为50~55V，喷涂电流为450A，送粉气体为氩气，气流速度为30~35L/min，送粉速度为15~20g/min，喷涂距离为100~110mm，行走速度为80~100mm/s，经5~7次往复喷涂，即得到粘结层；步骤四：粘结层重熔及陶瓷层喷涂处理：采用等离子喷枪对粘结层垂直加热，喷枪电压为55~60V，喷枪电流为550A，喷枪与粘结层表面的距离为30~50mm，重熔时间为5~10s，当粘结层开始熔化时，立即用步骤一制备的纳米喂料材料进行陶瓷层喷涂；喷涂的具体条件为：电压55~60V，电流550A，送粉气体为氩气，气流速度为35~40L/min，送粉速度为20~25g/min，喷涂距离100~110mm，行走速度30~40mm/s，经8~11次往复喷涂，即得到YSZ陶瓷层；步骤五：制备态涂层热处理：将步骤四得到的YSZ陶瓷层放入烘干箱中，温度设置为200~300℃，保温2~3h，然后炉冷即可。2.根据权利要求1所述的一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的热处理温度为150℃，时间为5h。3.根据权利要求1所述的一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤四中，所述的重熔时间为10s。4.根据权利要求1所述的一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤五中，所述的温度设置为250℃。5.根据权利要求1所述的一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法，其特征在于：步骤五中，所述的温度设置为300℃。2CN108950461A说明书1/4页一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法技术领域[0001]本发明属于涡轮盘件铁基高温合金提高温度及寿命的应用领域，具体涉及一种适用于铁基高温合金表面热障涂层的制备方法。背景技术[0002]铁基高温合金是中等温度（低于800℃）条件下使用的重要材料，具有较好的中温力学性能和良好的热加工塑性，合金成分比较简单，成本较低。主要用于制作航空发动机和工业燃气轮机上涡轮盘，也可制作导向叶片、涡轮叶片、燃烧室，以及其他承力件、紧固件等。另一用途是制作柴油机上的废气增压涡轮。由于沉淀强化型铁基合金的组织不够稳定，抗氧化性较差，高温强度不足，因而铁基合金不能在更高温度条件下应用。为了改善铁基高温合金的抗氧化性能，在铁基高温合金表面进行涂层/镀层制备的研究技术得到广泛开展，从