一种采用氧化物原料制备等离子物理气相沉积热障涂层粉末的方法.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CN108660403A(43)申请公布日2018.10.16(21)申请号201810464085.7(22)申请日2018.05.15(71)申请人北京金轮坤天特种机械有限公司地址101113北京市通州区张家湾镇金轮公司申请人北京航空航天大学(72)发明人何箐郭洪波由晓明魏亮亮邹晗(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人刘萍(51)Int.Cl.C23C4/11(2016.01)C23C4/134(2016.01)权利要求书1页说明书7页附图5页(54)发明名称一种采用氧化物原料制备等离子物理气相沉积热障涂层粉末的方法(57)摘要本发明公开了一种采用氧化物原料制备等离子物理气相沉积热障涂层粉末及其方法。该粉末为粗细颗粒复合，满足新型PS-PVD工艺制备高性能热障涂层的需求。根据热障涂层陶瓷层成分要求，粉末使用常规的微米级的氧化物粉末(双组元或多组元)，按照涂层符合化学计量比要求控制粉末的成分配比，团聚造粒获得。本发明使用常规的低成本微米级原料，克服了现有技术使用纳米级原料的瓶颈，同时制备流程短、制备工艺简单、材料成分容易调整和控制，可以获得高沉积效率、高性能的PS-PVD喷涂粉末。同时，该方法制备粉末具有高的球形度和流动性，粉末熔融效果更佳和气相比例更高，可稳定长时间喷涂和获得典型柱状晶结构。CN108660403ACN108660403A权利要求书1/1页1.一种采用氧化物原料制备的等离子物理气相沉积热障涂层粉末，其特征在于，使用氧化物粉末原料的粒径D90≤10μm，根据热障涂层陶瓷层成分化学计量比要求，将氧化物归类为基础组元与结构稳定剂，其中基础组元，纯度＞99.5％，结构稳定剂，纯度＞99.9％；基础组元为被占据/取代阳离子晶格位置的组元；结构稳定剂为单元或多元，制备或合成过程中，该稳定剂的阳离子取代基础组元中阳离子晶格位置，产生缺陷，这些缺陷本身产生声子散射作用，导致声子振动模式发生改变，降低了热障涂层的热导率，提高了其结构稳定性；所述粉末按照涂层符合化学计量比要求控制粉末的成分配比，获得涂层成分和粉末成分之间关系，即可确定氧化物组元配比关系；采用包括称量、浆料制备、团聚造粒、烘干和筛分的工艺制得，当结构稳定剂含量＞30wt.％时，需要称量后进行1500℃、12～24h高温热处理；得到的产物粉末球化率＞98％，流动性小于100s/50g。2.如权利要求1所述的粉末，其中，所述基础组元为氧化锆、氧化硅、氧化铈组元；结构稳定剂为单元或多元稀土氧化物，氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡的一种或几种。3.如权利要求2所述的粉末，其中，所述稀土氧化物为稀土元素钕Nd、钆Gd、镱Yb、钇Y、钐Sm、钪Sc、铈Ce、镧La形成的氧化物或形成的氧化物中的两种或多种组合。4.如权利要求2所述的粉末，其中，所述单元或多元稀土氧化物为La2O3、CeO2、Y2O3、Gd2O3、Sc2O3、Yb2O3、Nd2O3或Sm2O3；或者La2O3、CeO2和Y2O3中的两种或者多种组合；或者Gd2O3、Sc2O3或Yb2O3粉末中的两种或多种组合；或者Nd2O3、Yb2O3或Sm2O3粉末中的两种或多种组合。5.如权利要求1所述粉末，其特征在于，浆料制备具体步骤为：使用搅拌球磨机，球磨机搅拌速度＞200rpm，应共添加加工氧化物粉末总重1～2wt.％PVA或酚醛树脂作为粘结剂，在浆料球磨前加入；所制备的用于可团聚造粒的浆料中固含量应为25～50％：①无需煅烧粉末，采用结构稳定剂先球磨，或基础组元先球磨方式均可，其中浆料制备过程中采用激光粒度分析检测浆料中颗粒尺寸，其中先进行球磨的氧化物浆料中颗粒粒径控制在D50为0.5～1μm，后进行球磨的氧化物浆料中颗粒粒径控制在D50为3～6μm；②需要煅烧的粉末，应分别将煅烧后物料分别球磨控制至浆料，浆料中颗粒粒径控制在D50为0.5～1μm及D50为3～6μm，两种浆料中粉末：去离子水重量比为1:1～1:3，分别球磨完成后搅拌混合待用。6.权利要求1或2所述的粉末，适应双组元或多组元PS-PVD热障涂层粉末的制备。2CN108660403A说明书1/7页一种采用氧化物原料制备等离子物理气相沉积热障涂层粉末的方法技术领域[0001]本发明涉及一种等离子物理气相沉积用热障涂层用粉末制备方法，更特别的是，利用氧化物常规粉末制备，其原材料普通和低成本，制备流程简单和可控，可以获得粗细颗粒复合、沉积效率高的喷涂粉末，满足新型等离子物理气相沉积制备高性能热障涂层的需求。背景技术[0002]热障涂层(ThermalBarrierCoating，TBC)是燃气涡轮发动机高压涡轮叶片三大关键制造技术之一，是现代高性能